CN111815118B - 一种遥感卫星自主健康管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种遥感卫星自主健康管理系统,包括:基础数据管理模块、运行状态管理模块、模式转换管理模块、健康状态检测模块和系统健康管理模块。本发明可以在遥感卫星工作模式持续变化的情况下,依旧实现具有针对性的自主健康管理功能,避免了不同工作模式对健康管理判据的精细化程度的影响,并提高了故障隔离重构操作的准确程度,进一步提升了遥感卫星连续稳定运行的能力。

Description

一种遥感卫星自主健康管理系统
技术领域
本发明属于卫星总体设计技术领域,尤其涉及了一种遥感卫星自主健康管理系统。
背景技术
航天器自主健康管理是指在不依赖地面支持,独立、安全、可靠运行的能力。自主能力的大小反映了航天器健康管理对地面和操作人员的依赖程度的高低。自主健康管理技术能够提供航天器三个方面的能力:一是实时处理卫星原始健康遥测数据,提取并下传有效信息,减少地面系统逐一监视判读的工作量,避免漏判、错判;二是根据航天器故障预报模型或可靠性模型预测系统部件工作状况和发展趋势,避免失效发生;三是在故障发生后,进行故障诊断,确定哪些部件未正常工作或性能下降,根据故障处理策略进行故障隔离、系统重构,使系统恢复到正常状态或降级使用,减少地面干预的测控任务量并缩短故障处置周期。
从航天器发展趋势看,越来越高的卫星在轨可靠运行要求、卫星长寿命要求、降低地面运控压力的要求都对发展航天器自主健康管理技术提出了迫切需求,而如何科学建立航天器自主健康管理的体系结构是自主健康管理技术的核心内容。
现有航天器自主健康管理很大程度上还处于初级起步阶段,国内导航卫星领域提出了“一种基于综合电子平台的航天器自主健康管理体系结构”(ZL201310141566.1)将航天器故障按照5个等级进行健康管理。但上述自主健康管理的故障检测模型由于是针对固定卫星模式进行设计,故障检测阈值相对粗放,无法及时发现卫星的恶化趋势,尤其无法适应工作模式多变、卫星状态复杂的遥感卫星健康管理需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种遥感卫星自主健康管理系统,通过识别卫星状态,确定卫星工作模式,进而采取针对性的健康管理措施的方法。
本发明目的通过以下技术方案予以实现:一种遥感卫星自主健康管理系统,包括:基础数据管理模块、运行状态管理模块、模式转换管理模块、健康状态检测模块和系统健康管理模块;其中,基础数据管理模块采集第一原始遥测数据,基础数据管理模块将原始遥测数据处理得到遥测数据可信度等级,基础数据管理模块将原始遥测数据和遥测数据可信度等级同时输出给运行状态管理模块和模式转换管理模块;运行状态管理模块接收遥测数据可信度等级,运行状态管理模块根据遥测数据可信度等级采集第二原始遥测数据,运行状态管理模块根据第二原始遥测数据得到当前设备运行状态,运行状态管理模块将当前设备运行状态输出给健康状态检测模块和模式转换管理模块;其中,第二原始遥测数据为表征设备运行状态的原始遥测数据;模式转换管理模块接收遥测数据可信度等级和当前设备运行状态,模式转换管理模块据遥测数据可信度等级采集第三原始遥测数据,模式转换管理模块根据当前设备运行状态和第三原始遥测数据得到当前卫星工作模式,将当前设备运行状态和当前卫星工作模式输出给健康状态检测模块;其中,第三原始遥测数据为表征设备工作模式的原始遥测数据;健康状态检测模块接收当前设备运行状态和当前卫星工作模式,健康状态检测模块采集第四原始遥测数据,模式转换管理模块根据第四原始遥测数据、当前设备运行状态和当前卫星工作模式得到健康字,将健康字传输给系统健康管理模块;其中,第四原始遥测数据为设备健康状态相关的原始遥测数据;系统健康管理模块依据输入的健康字输出故障处置信息或指令。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,所述基础数据管理模块包括第一平台数据接口单元、第一载荷数据接口单元和可信度评价系统管理单元;其中,第一平台数据接口单元和第一载荷数据接口单元用于采集参与健康管理关键设备的原始遥测数据,并将参与健康管理关键设备的原始遥测数据将发送给可信度评价系统管理单元;可信度评价系统管理单元依据原始遥测数据对参与健康管理的关键设备状态进行评价,进而得出遥测数据可信度等级。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,所述运行状态管理模块包括第二平台数据接口单元、第二载荷数据接口单元和设备运行系统管理单元;其中,第二平台数据接口单元和第二载荷数据接口单元用于采集表征设备运行状态的原始遥测数据,并将表征设备运行状态的原始遥测数据发送给设备运行系统管理单元;设备运行系统管理单元用于管理正在运行的当前设备及当前设备运行状态。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,所述模式转换管理模块包括第三平台数据接口单元、第三载荷数据接口单元和模式识别系统管理单元;其中,第三平台数据接口单元和第三载荷数据接口单元用于采集表征设备工作模式原始遥测数据,并将表征设备工作模式原始遥测数据发送给模式识别系统管理单元;模式识别系统管理单元根据表征设备工作模式原始遥测数据对航天器的在轨任务进行监测和分析实时得到当前卫星工作模式,并将当前卫星工作模式输出给健康状态检测模块。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,所述健康状态检测模块包括第四平台数据接口单元、第四载荷数据接口单元和健康监视系统管理单元;其中,第四平台数据接口单元和第四载荷数据接口单元用于采集设备健康状态相关的原始遥测数据,并将设备健康状态相关的原始遥测数据发送给健康监视系统管理单元;健康监视系统管理单元根据设备健康状态相关的原始遥测数据、当前设备运行状态和当前卫星工作模式对航天器产生事件级的健康判断并生成健康字,将健康字传输给系统健康管理模块。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,所述系统健康管理模块包括单机健康系统管理单元、分系统健康系统管理单元和系统健康系统管理单元;其中,单机健康系统管理单元接收健康字,并依据健康字给出对应的单机级健康字;分系统级健康管理单元对单机级健康字进行综合判断后得到分系统级健康字;系统健康系统管理单元通过对分系统级健康字进行出综合判断后,给出系统级健康结论。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,所述表征设备运行状态的原始遥测数据包括设备电压、总线在线状态和包计数;当前设备运行状态为当前设备的工作电压、总线通信状态信息的变化情况;当前设备运行状态作为识别卫星工作模式、确定卫星当前状态的重要依据信息。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,表征设备工作模式原始遥测数据包括:工作模式、设备电压和设备电流。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,设备健康状态相关的原始遥测数据包括:设备电压、设备电流、软件标识位和故障计数。
上述遥感卫星自主健康管理系统中,单机级健康字包括健康事件信息及故障处置信息。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)本发明通过基础数据管理模块对健康管理的设备自身情况进行判断,确保了采集数据的可信度,避免了因健康管理设备本身故障造成的大面积错误故障报出。
(2)本发明通过运行状态管理模块和模式转换管理模块实现了对卫星实时工作设备、工作状态的判断,并根据不同模式、不同状态采取对应的不同的判据、不同的故障隔离重构策略,可实现更精细化的自主健康管理,进一步为实现故障趋势性分析及故障预判提供可能。
(3)本发明通过每个模块中的数据采集模块和系统管理单元的功能划分,具有通用性和向下兼容性,可适应不同类型航天器的健康管理需求。
(4)本发明通过系统健康管理模块对将航天器健康结论进行分级,实现面向运控单位、卫星用户等良好的直观展示效果,可减轻地面运控压力的同时优化星地接口,达到提升卫星用户体验的目的。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1是本发明实施例提供的遥感卫星自主健康管理系统的结构框图;
图2是本发明实施例提供的模式转换状态机模型图;
图3是本发明实施例提供的健康字及故障包信息生成流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的遥感卫星自主健康管理系统的结构框图。如图1所示,该遥感卫星自主健康管理系统包括:基础数据管理模块、运行状态管理模块、模式转换管理模块、健康状态检测模块和系统健康管理模块;其中,
基础数据管理模块采集第一原始遥测数据(含AN/BL/TH遥测量、DS遥测量、1553B总线遥测量),基础数据管理模块将原始遥测数据处理得到遥测数据可信度等级,基础数据管理模块将原始遥测数据和遥测数据可信度等级同时输出给运行状态管理模块和模式转换管理模块;运行状态管理模块接收遥测数据可信度等级,运行状态管理模块根据遥测数据可信度等级采集第二原始遥测数据,运行状态管理模块根据第二原始遥测数据得到当前设备运行状态,运行状态管理模块将当前设备运行状态输出给健康状态检测模块和模式转换管理模块;其中,第二原始遥测数据为表征设备运行状态的原始遥测数据;模式转换管理模块接收遥测数据可信度等级和当前设备运行状态,模式转换管理模块据遥测数据可信度等级采集第三原始遥测数据,模式转换管理模块根据当前设备运行状态和第三原始遥测数据得到当前卫星工作模式,将当前设备运行状态和当前卫星工作模式输出给健康状态检测模块;其中,第三原始遥测数据为表征设备工作模式的原始遥测数据;健康状态检测模块接收当前设备运行状态和当前卫星工作模式,健康状态检测模块采集第四原始遥测数据,模式转换管理模块根据第四原始遥测数据、当前设备运行状态和当前卫星工作模式得到健康字,将健康字传输给系统健康管理模块;其中,第四原始遥测数据为设备健康状态相关的原始遥测数据;系统健康管理模块依据输入的健康字输出故障处置信息或指令。
基础数据管理模块包括第一平台数据接口单元、第一载荷数据接口单元和可信度评价系统管理单元;其中,第一平台数据接口单元和第一载荷数据接口单元用于采集参与健康管理关键设备的原始遥测数据,并将参与健康管理关键设备的原始遥测数据将发送给可信度评价系统管理单元;可信度评价系统管理单元依据原始遥测数据对参与健康管理的关键设备状态进行评价,进而得出遥测数据可信度等级;其中,一旦所用原始数据是可信度降低到一定范围,则需要对相应健康管理功能进行立即禁止,以避免造成更大范围的数据混乱。同时,对于数据源可信程度的判断是自主健康功能由禁止状态重新启动为使能状态的依据,因此可信性的判断需要实时持续进行。
运行状态管理模块包括第二平台数据接口单元、第二载荷数据接口单元和设备运行系统管理单元;其中,第二平台数据接口单元和第二载荷数据接口单元用于采集表征设备运行状态的原始遥测数据(通常包括:设备电压、总线在线状态、包计数等),并将表征设备运行状态的原始遥测数据发送给设备运行系统管理单元;设备运行系统管理单元用于管理正在运行的当前设备及当前设备运行状态;其中,当前设备运行状态为当前设备的工作电压、总线通信状态信息的变化情况。其输出的设备运行状态信息,可作为识别卫星工作模式、确定卫星当前状态的重要依据信息。
模式转换管理模块包括第三平台数据接口单元、第三载荷数据接口单元和模式识别系统管理单元;其中,第三平台数据接口单元和第三载荷数据接口单元用于采集表征设备工作模式原始遥测数据(通常包括:工作模式、设备电压、设备电流等),并将表征设备工作模式原始遥测数据发送给模式识别系统管理单元;模式识别系统管理单元根据表征设备工作模式原始遥测数据对航天器的在轨任务进行监测和分析实时得到当前卫星工作模式,并将当前卫星工作模式输出给健康状态检测模块。
健康状态检测模块包括第四平台数据接口单元、第四载荷数据接口单元和健康监视系统管理单元;其中,第四平台数据接口单元和第四载荷数据接口单元用于采集设备健康状态相关的原始遥测数据(通常包括:设备电压、设备电流、软件标识位、故障计数等),并将设备健康状态相关的原始遥测数据发送给健康监视系统管理单元;健康监视系统管理单元根据设备健康状态相关的原始遥测数据、当前设备运行状态和当前卫星工作模式对航天器产生事件级的健康判断并生成健康字,将健康字传输给系统健康管理模块。
系统健康管理模块包括单机健康系统管理单元、分系统健康系统管理单元和系统健康系统管理单元;单机健康系统管理单元接收健康字,并依据健康字给出对应的单机级健康字(含健康事件信息及故障处置信息);分系统级健康管理单元对单机级健康字进行综合判断后得到分系统级健康字;系统健康系统管理单元通过对分系统级健康字进行出综合判断后,给出系统级健康结论。
本实施例设计了一种遥感卫星自主健康管理系统,用于实现针对可变工作模式的航天器健康管理。如图1所示为本发明的系统组成,包括基础数据管理模块、模式转换管理模块、健康状态检测模块、系统健康管理模块:
基础数据管理模块:主要是对拟用于自主健康判断、监测的数据的可信程度进行判断。一旦所用判断或监测的数据是可信度降低到一定范围,则需要对相应健康管理功能进行立即禁止,以避免造成更大范围的数据混乱。同时,对于数据源可信程度的判断是自主健康功能由禁止状态重新启动为使能状态的依据,因此可信性的判断需要实时持续进行。其工作流程如下:
步骤一:对采集设备状态进行判断。具体包括两个方面:第一,对相关设备的工作电压、工作状态参数、进行判断;第二,对设备中的数据采集电路是否正常进行判断,目前卫星多采用多路采集电路,一套电路同时采集16路遥测参数,利用同一采集电路对应的多路遥测量作为判断依据。
步骤二:对传输通路状态进行判断。对从采集端到数据接收端的数据传输通路进行状态判断,包括数据总线通断状态、数据内容中计数类参数的变化趋势等方面。
步骤三:对基础数据源进行综合评价。对采集设备、传输路径状态进行判断后,根据其影响范围、影响程度给出数据源可信级别。分为:完全可信、部分可信、不可信。对于完全可信级别,则维持自主健康管理功能使能状态不变;对于部分可信级别,则对部分影响卫星安全的功能进行禁止;对于不可信级别,则将健康管理功能设置为全部禁止状态。
运行状态管理模块:主要是对航天器中各设备的运行状态进行管理,作为识别工作模式、确定卫星当前状态的重要依据。其工作流程如下:
步骤一:建立航天器中在轨可能发生状态变化的设备全集;
步骤二:对上述设备的电压状态、总线通信状态(可选)、工作启动指示参数进行监测,并判断设备由不运行到运行,由运行到不运行两种状态。
步骤三:形成卫星设备运行汇总信息。
模式转换管理模块:将航天器执行的成像观测任务和数据传输任务抽象为一定时序的开关机操作及参数设置操作,这些操作动作定义为点事件,不同点事件的时序组合,形成卫星不同的工作阶段,不同工作阶段的时序组合,形成卫星不同工作模式。根据工作模式转换的特性,本发明采用有限状态机实现模式转换管理,有限状态机(Finite-statemachine,FSM),又称为有限状态自动机,是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型,可以用下面包含5种元素的集合表示{X,Y,S,f,g},其中:
S={S1,S2,…,Sn},表示FSM中有限状态的集合,此元素在状态机模型中映射为不同的工作阶段集合;
X={X1,X2,…,Xn},表示FSM中输入的集合,此元素在状态机模型中映射为点事件集合(操作动作);
Y={Y1,Y2,…,Yn},表示FSM中输出的集合,此元素在状态机模型中映射为航天器工作模式;
f为状态转移函数集合,表示由输入变量X和当前状态决定下一状态;
g为输出函数集合,表示由输入变量X和状态S决定状态机的输出变量Y。
依据上述数学模型,以多台相机组合工作为例,建立的状态机模型如图2所示。
工作模式转换状态机的求解步骤如下:
步骤一:设置初始态,状态机启动。
步骤二:监视航天器动作执行指令发出状态,作为输入条件,联合现态(工作阶段),驱动状态转移函数进行状态转移,并更新现态,最后驱动输出函数得到输出变量Y(工作模式),输出变量与所有产生过的状态相关。
步骤三:当状态转移至Sn时,状态机停止。
健康状态检测模块:以运行状态为前提条件,跟随航天器工作模式变化,健康状态检测模块执行航天器健康状态的监视。健康状态检测分为四个步骤:收集并定义健康管理参数、生成健康字、生成事件信息、生成故障信息。具体流程见图3。健康管理参数是健康状态监视的数据源头,是健康字生成的判断依据,健康字表征健康状态,经过逻辑运算判断生成相应的事件信息,向地面报告健康状态或动作,故障信息则记录故障原因或故障现场的数据。
健康状态检测模块的具体执行步骤如下:
步骤一:收集并定义健康管理参数。常规航天器的遥测设计分为硬通道遥测和软通道遥测,硬通道遥测通过采集终端采集后,由系统级单机汇总,软通道遥测由智能终端产生,系统级单机通过航天器总线通信进行采集汇总,采集采用定时刷新机制,并进行数据有效性管理;定义健康管理参数时,采用硬通道备份及软硬备份的机制。
步骤二:生成健康字。根据健康管理参数的冗余备份关系,每一项健康状态字可分为多个子项,由子项进行逻辑运算,综合生成最终的健康字,根据航天器的常规遥测设计,本体系架构将健康状态字拆分为3个子项,即健康状态字a/b/c,硬通道遥测量主备份分别生成健康状态字a、健康状态字b,由智能终端采集的软遥测量生成健康状态字c,对健康状态字a/b/c进行3取2逻辑判断,生成最终的健康字。
健康字的生成是对健康管理参数的诊断,诊断类型主要包括以下几种:数据长时间不变、数据超范围(单边、双边)、数据变化趋势不对、两两比较不一致,数据变化等。
步骤三:生成事件信息
对健康字进行定义,“0”表示健康,“1”表示故障,当健康字由“0”变为1时,生成故障事件信息,当健康字由“1”变为“0”,生成故障恢复事件信息,所有事件信息均由航天器存储,在可见测控弧段传输给地面,确保信息及时全面准确,在有必要时,实时通知其他智能终端。
步骤四:生成故障信息
对重要的健康管理项目,设计现场保护功能,定义故障遥测包,最大限度重现故障场景,当健康字由“0”变为“1”时,判定故障发生,此时立即收集故障发生前后一定时间内的故障包遥测,进行组包存储,在可见测控弧段传输给地面。
步骤五:对健康状态检测模块进行重订阅,航天器在轨运行时,根据运行需要,可对健康管理遥测、诊断类型、诊断阈值提供重订阅服务。
系统健康管理模块:主要是对收集、接收到的航天器健康状态判断结果、设备运行状态等信息进行综合判断,得出卫星系统级健康结论,依据健康结论采取故障隔离重构的措施。其工作流程如下:
步骤一:健康数据汇总。从健康状态检测模块中接收健康字结果,从运行状态管理模块中查询设备运行状态。
步骤二:分析得到分级健康结论。依据健康数据汇总,综合判断后得出对航天器单机、分系统、系统的分级健康结论。健康结论通常为经过综合判断、处理后的信息,而不是原始数据。例如,激光器使用情况可分为严重过度、轻微过度、正常使用等状态,姿态状态可分为轨道偏差正常或超过预期等。可以提供地面快捷、方便掌握航天器目前状态。
步骤三:下传健康结论。分为突发下传和周期下传两种方式。突发下传主要目的解决地面测试、调试阶段可以快速得到星上状态变化;周期下传解决了遥感卫星定期过境地面站的问题,可通过设计保证每次过境都能看到最近新增的健康结论信息。
本发明通过基础数据管理模块对健康管理的设备自身情况进行判断,确保了采集数据的可信度,避免了因健康管理设备本身故障造成的大面积错误故障报出;本发明通过运行状态管理模块和模式转换管理模块实现了对卫星实时工作设备、工作状态的判断,并根据不同模式、不同状态采取对应的不同的判据、不同的故障隔离重构策略,可实现更精细化的自主健康管理,进一步为实现故障趋势性分析及故障预判提供可能;本发明通过每个模块中的数据采集模块和系统管理单元的功能划分,具有通用性和向下兼容性,可适应不同类型航天器的健康管理需求;本发明通过系统健康管理模块对将航天器健康结论进行分级,实现面向运控单位、卫星用户等良好的直观展示效果,可减轻地面运控压力的同时优化星地接口,达到提升卫星用户体验的目的。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于包括:基础数据管理模块、运行状态管理模块、模式转换管理模块、健康状态检测模块和系统健康管理模块;其中,
基础数据管理模块采集第一原始遥测数据,基础数据管理模块将第一原始遥测数据处理得到遥测数据可信度等级,基础数据管理模块将第一原始遥测数据和遥测数据可信度等级同时输出给运行状态管理模块和模式转换管理模块;
运行状态管理模块接收遥测数据可信度等级,运行状态管理模块根据遥测数据可信度等级采集第二原始遥测数据,运行状态管理模块根据第二原始遥测数据得到当前设备运行状态,运行状态管理模块将当前设备运行状态输出给健康状态检测模块和模式转换管理模块;其中,第二原始遥测数据为表征设备运行状态的原始遥测数据;
模式转换管理模块接收遥测数据可信度等级和当前设备运行状态,模式转换管理模块根据遥测数据可信度等级采集第三原始遥测数据,模式转换管理模块根据当前设备运行状态和第三原始遥测数据得到当前卫星工作模式,将当前设备运行状态和当前卫星工作模式输出给健康状态检测模块;其中,第三原始遥测数据为表征设备工作模式的原始遥测数据;
健康状态检测模块接收当前设备运行状态和当前卫星工作模式,健康状态检测模块采集第四原始遥测数据,模式转换管理模块根据第四原始遥测数据、当前设备运行状态和当前卫星工作模式得到健康字,将健康字传输给系统健康管理模块;其中,第四原始遥测数据为设备健康状态相关的原始遥测数据;
系统健康管理模块依据输入的健康字输出故障处置信息或指令。
2.根据权利要求1所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:所述基础数据管理模块包括第一平台数据接口单元、第一载荷数据接口单元和可信度评价系统管理单元;其中,
第一平台数据接口单元和第一载荷数据接口单元用于采集参与健康管理关键设备的原始遥测数据,并将参与健康管理关键设备的原始遥测数据将发送给可信度评价系统管理单元;
可信度评价系统管理单元依据原始遥测数据对参与健康管理的关键设备状态进行评价,进而得出遥测数据可信度等级。
3.根据权利要求1所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:所述运行状态管理模块包括第二平台数据接口单元、第二载荷数据接口单元和设备运行系统管理单元;其中,
第二平台数据接口单元和第二载荷数据接口单元用于采集表征设备运行状态的原始遥测数据,并将表征设备运行状态的原始遥测数据发送给设备运行系统管理单元;
设备运行系统管理单元用于管理正在运行的当前设备及当前设备运行状态。
4.根据权利要求1所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:所述模式转换管理模块包括第三平台数据接口单元、第三载荷数据接口单元和模式识别系统管理单元;其中,
第三平台数据接口单元和第三载荷数据接口单元用于采集表征设备工作模式原始遥测数据,并将表征设备工作模式原始遥测数据发送给模式识别系统管理单元;
模式识别系统管理单元根据表征设备工作模式原始遥测数据对航天器的在轨任务进行监测和分析实时得到当前卫星工作模式,并将当前卫星工作模式输出给健康状态检测模块。
5.根据权利要求1所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:所述健康状态检测模块包括第四平台数据接口单元、第四载荷数据接口单元和健康监视系统管理单元;其中,
第四平台数据接口单元和第四载荷数据接口单元用于采集设备健康状态相关的原始遥测数据,并将设备健康状态相关的原始遥测数据发送给健康监视系统管理单元;
健康监视系统管理单元根据设备健康状态相关的原始遥测数据、当前设备运行状态和当前卫星工作模式对航天器产生事件级的健康判断并生成健康字,将健康字传输给系统健康管理模块。
6.根据权利要求1所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:所述系统健康管理模块包括单机健康系统管理单元、分系统健康系统管理单元和系统健康系统管理单元;其中,
单机健康系统管理单元接收健康字,并依据健康字给出对应的单机级健康字;
分系统级健康管理单元对单机级健康字进行综合判断后得到分系统级健康字;
系统健康系统管理单元通过对分系统级健康字进行出综合判断后,给出系统级健康结论。
7.根据权利要求3所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:所述表征设备运行状态的原始遥测数据包括设备电压、总线在线状态和包计数;
当前设备运行状态为当前设备的工作电压、总线通信状态信息的变化情况;当前设备运行状态作为识别卫星工作模式、确定卫星当前状态的重要依据信息。
8.根据权利要求4所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:表征设备工作模式原始遥测数据包括:工作模式、设备电压和设备电流。
9.根据权利要求5所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:设备健康状态相关的原始遥测数据包括:设备电压、设备电流、软件标识位和故障计数。
10.根据权利要求6所述的遥感卫星自主健康管理系统,其特征在于:单机级健康字包括健康事件信息及故障处置信息。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112278327A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 北京和德宇航技术有限公司 一种卫星姿控异常识别和处置系统及控制方法
CN113835106B (zh) * 2020-12-03 2023-08-01 北京航空航天大学 一种大数据条件下的关联性健康基线无监督自主构建方法
CN114969972B (zh) * 2022-05-26 2023-05-19 中国西安卫星测控中心 一种基于单星工作模式的卫星在轨管理态势模型的建立方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101488796A (zh) * 2009-02-24 2009-07-22 航天东方红卫星有限公司 一种卫星有效载荷管理系统及管理方法
KR20130082778A (ko) * 2011-12-19 2013-07-22 (주)익스트리플 선박의 원격 유지보수 관리시스템
CN104821894A (zh) * 2015-04-15 2015-08-05 航天东方红卫星有限公司 一种卫星在轨自主管理系统及自主管理方法
CN106056269A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 王洋 一种基于贝叶斯网络模型的微纳卫星星务健康管理系统
WO2017012723A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-26 Siemens Rail Automation S.A.U. System and method for remotely debugging a device
CN108375971A (zh) * 2018-03-18 2018-08-07 哈尔滨工程大学 用于小卫星的综合电子系统健康管理模块及健康管理方法
CN110795510A (zh) * 2019-10-22 2020-02-14 北京空间技术研制试验中心 基于高维数据关联挖掘的航天器系统健康状态评估方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8103463B2 (en) * 2006-09-21 2012-01-24 Impact Technologies, Llc Systems and methods for predicting failure of electronic systems and assessing level of degradation and remaining useful life

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101488796A (zh) * 2009-02-24 2009-07-22 航天东方红卫星有限公司 一种卫星有效载荷管理系统及管理方法
KR20130082778A (ko) * 2011-12-19 2013-07-22 (주)익스트리플 선박의 원격 유지보수 관리시스템
CN104821894A (zh) * 2015-04-15 2015-08-05 航天东方红卫星有限公司 一种卫星在轨自主管理系统及自主管理方法
WO2017012723A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-26 Siemens Rail Automation S.A.U. System and method for remotely debugging a device
CN106056269A (zh) * 2016-05-18 2016-10-26 王洋 一种基于贝叶斯网络模型的微纳卫星星务健康管理系统
CN108375971A (zh) * 2018-03-18 2018-08-07 哈尔滨工程大学 用于小卫星的综合电子系统健康管理模块及健康管理方法
CN110795510A (zh) * 2019-10-22 2020-02-14 北京空间技术研制试验中心 基于高维数据关联挖掘的航天器系统健康状态评估方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Extensible Autonomous Task Managing Strategy suitable for multi-loadingremote sensing satellites;Li Pan 等;《signal and inf》ormation processing network and computers;第 201-208页 *
卫星导航定位系统与系统健康管理技术;赵娜;刘春霞;孙妍;李晓飞;;全球定位系统(第06期);第41-45页 *
航天器多维动态可配置健康管理系统;杨柳青 等;《计算机测量与控制》;第10-15页 *

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