CN116203926A - 基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法 - Google Patents

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CN116203926A CN202310096097.XA CN202310096097A CN116203926A CN 116203926 A CN116203926 A CN 116203926A CN 202310096097 A CN202310096097 A CN 202310096097A CN 116203926 A CN116203926 A CN 116203926A
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Abstract

本发明涉及一种基于性能‑故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法，该方法包括：对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；将所述目标数据输入到预先构建好的系统级性能‑故障关系图谱、组件级性能‑故障关系图谱和外环部件级性能‑故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；若所述第一故障诊断结果为有故障发生，则将所述目标数据输入到预先构建好的子系统级性能‑故障关系图谱和内环部件级性能‑故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。本发明能够有效保证航天器控制系统故障诊断的统一性。

Description

基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法。
背景技术
航天器控制系统工作时间长、精度要求高、环境特殊，并受重量和能量消耗等条件的限制，导致航天器控制系统的故障类型多、故障原因复杂、影响因素广泛。
目前，在基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断中，一般采用基于模型或数据驱动的方法将故障定位到部件，而在部件内部，通过查询知识库、FMEA或故障树的方式将故障定位到功能模块。由于方法所用信息不同、实现原理不同、适用对象不同，各种故障诊断方法相对独立，难以统一到一个框架下，也不利于各种故障诊断结果的冲突消解。
发明内容
为了有效保证航天器控制系统故障诊断的统一性，本发明实施例提供了一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法，包括：
对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；
将所述目标数据输入到预先构建好的系统级性能-故障关系图谱、组件级性能-故障关系图谱和外环部件级性能-故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；
若所述第一故障诊断结果为有故障发生，则将所述目标数据输入到预先构建好的子系统级性能-故障关系图谱和内环部件级性能-故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；
对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置，包括：
处理模块，用于对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；
第一输入模块，用于将所述目标数据输入到预先构建好的系统级性能-故障关系图谱、组件级性能-故障关系图谱和外环部件级性能-故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；
第二输入模块，用于若所述第一故障诊断结果为有故障发生，则将所述目标数据输入到预先构建好的子系统级性能-故障关系图谱和内环部件级性能-故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；
融合模块，用于对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本发明任一实施例所述的方法。
本发明实施例提供了一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法，根据航天器控制系统的组成和诊断所用信息的不同，构建不同的层次的性能-故障关系图谱，诊断过程中通过调用不同层次的关系图谱，得到相应层次的诊断结果，从而可以有效保证航天器控制系统故障诊断的统一性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法流程图；
图2是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；
图3是本发明一实施例提供的一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例提供了一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法，该方法包括：
步骤100：对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；
步骤102：将目标数据输入到预先构建好的系统级性能-故障关系图谱、组件级性能-故障关系图谱和外环部件级性能-故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；
步骤104：若第一故障诊断结果为有故障发生，则将目标数据输入到预先构建好的子系统级性能-故障关系图谱和内环部件级性能-故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；
步骤106：对第一故障诊断结果和第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。
本发明实施例中，根据航天器控制系统的组成和诊断所用信息的不同，构建不同的层次的性能-故障关系图谱，诊断过程中通过调用不同层次的关系图谱，得到相应层次的诊断结果，从而可以有效保证航天器控制系统故障诊断的统一性。
可以知道的是，知识关系图谱能够借助其在构建知识网络与展现知识关联方面的巨大优势，为具有复杂关系的航天器故障知识信息提供一种新的获取、存储、组织、管理、更新和展示的手段，并提供更符合认知习惯的故障知识应用与故障推理方式，从而提高故障诊断的效率和精准度，因此利用知识关系图谱知识，构建航天器性能-故障关系图谱，在此基础上开展故障诊断方法研究，可以有效对基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断能力进行评估。
但是，航天器控制系统具有组成复杂、部件繁多、故障影响因素广泛等特点，如果考虑所有因素将会建立一个特别大的知识关系图谱，每次修改都有可能“牵一发而动全身”，因此提出对航天器控制系统性能-故障关系图谱进行模块化设计，提高航天器控制系统故障诊断系统的可扩展性和可视化。具体地，当构建了航天器其它部件的知识关系图谱后，仅通过修改故障诊断支持决策系统中的部分逻辑即可实现航天器控制系统故障诊断系统的增量式生长，满足即插即用需求。在故障诊断过程中，从故障现象到相关的故障原因，以及所有可能路径上的所有实体和关系都直观形象地展示出来，使故障溯源过程一目了然。
此外，诊断结果具备双向验证性。具体地，航天器控制系统故障诊断的目的是确定发生故障的部件或部件功能模块，利用系统级、子系统级或组件级性能-故障关系图谱进行诊断都是向下诊断过程，而利用部件级性能-故障关系图谱进行诊断是向上诊断过程，通过上下诊断结果进行融合得到最终的诊断结果，实现了双向验证。
下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。
针对步骤100：
在本发明一个实施例中，步骤100具体可以包括：
对接收到的航天器控制系统数据中的离群数据、重复数据和缺失数据进行数据清洗；
提取经数据清洗后的数据中的如下至少一种特征：均值、方差、峭度、相关系数及各特征之间的相关性或距离。
在本实施例中，通过对数据进行清洗和特征提取，有利于获得特征度更好的数据，同时有利于提高数据搜索的效率。
在一些实施方式中，在数据清洗之后和在特征提取之前，还可以对数据进行归一化处理。
针对步骤102和104：
在本发明一个实施例中，系统级性能-故障关系图谱中的实体包括：角度控制性能、角速度控制性能、系统故障、角速度定姿结果和角度定姿结果；
系统级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺CMG动力学关系、角度控制性能满足关系和角速度控制性能满足关系；
系统级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-角速度控制性能>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-角度控制性能>、<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-CMG故障>、<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-陀螺故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-CMG故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-地球敏感器故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-星敏感器故障>、<CMG输出-陀螺CMG动力学关系-CMG故障>、<陀螺输出-陀螺CMG动力学关系-陀螺故障>。
在本发明一个实施例中，子系统级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺输出、地球敏感器输出、星敏感器输出、陀螺故障、地球敏感器故障、星敏感器故障、执行能力性能和CMG故障；
子系统级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺星敏运动学关系、陀螺地敏运动学关系和执行能力满足关系；
子系统级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<陀螺输出-陀螺星敏运动学关系-陀螺故障>、<星敏输出-陀螺星敏运动学关系-星敏故障>、<地球敏感器输出-陀螺地敏运动学关系-地球敏感器故障>、<陀螺输出-陀螺地敏运动学关系-陀螺故障>、<推力器喷气时间-执行能力满足关系-执行能力性能>。
在本发明一个实施例中，组件级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺有效标志、陀螺输出、陀螺故障、地球敏感器有效标志、地球敏感器输出、地球敏感器故障、星敏感器有效标志、星敏感器输出、星敏感器故障、CMG有效标志、CMG输出和CMG故障；
组件级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺组件冗余关系、陀螺组件性能满足关系、地球敏感器组件冗余关系、地球敏感器组件性能满足关系、星敏感器组件冗余关系、星敏组件性能满足关系、CMG组件冗余关系、CMG组件性能满足关系；
组件级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<陀螺输出-陀螺组件冗余关系-陀螺故障>、<陀螺输出-陀螺组件性能满足关系-角速度测量性能>、<陀螺输出-陀螺组件性能满足关系-角速度测量性能>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件冗余关系-陀螺故障>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件性能满足关系-角度测量性能>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件性能满足关系-地球敏感器故障>、<星敏感器输出-星敏感器组件冗余关系-星敏感器故障>、<星敏感器输出-星敏组件性能满足关系-角度测量性能>、<星敏感器输出-星敏组件性能满足关系-星敏感器故障>、<CMG输出-CMG组件冗余关系-CMG故障>、<CMG输出-CMG组件性能满足关系-CMG执行性能>、<CMG输出-CMG组件性能满足关系-CMG故障>。
在本发明一个实施例中，外环部件级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺输出、陀螺通信标志、陀螺有效标志、陀螺无效标志、陀螺故障标志、地球敏感器输出、地球敏感器通信标志、地球敏感器有效标志、地球敏感器无效标志、地球敏感器故障标志、星敏感器输出、星敏感器通信标志、星敏感器有效标志、星敏感器无效标志、星敏感器故障标志、CMG输出、CMG通信标志、CMG有效标志、CMG无效标志和CMG故障标志；
外环部件级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺数据有效性满足关系、地球敏感器数据有效性满足关系、星敏感器数据有效性满足关系和CMG数据有效性满足关系；
外环部件级性能-故障关系图谱中的三元组集合和组件级性能-故障关系图谱中的三元组集合相同。
在本发明一个实施例中，内环部件级性能-故障关系图谱中的实体包括：部件、功能模块、故障模式、局部影响、高一层影响、最终影响、故障原因、故障检测方法、预防和纠正措施；
内环部件级性能-故障关系图谱中的关系包括：包含、发生、引起、导致、适用、采取；
内环部件级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<部件-包含-功能模块>、<功能模块-发生-故障模式>、<故障模式-引起-局部影响>、<故障模式-引起-高一层影响>、<故障模式-引起-最终影响>、<故障原因-导致-故障模式>、<故障模式-适用-故障检测方法>、<故障模式-采取-预防和纠正措施>。
依据航天器控制系统的不同层次，性能-故障关系图谱主要分为系统级、组件级和部件级，而部件级又进一步分为各类部件的性能-故障关系图谱。系统级、子系统级、组件级和部件级(外环)性能-故障关系图谱主要依据故障诊断方案设计报告(非结构化数据)，通过人工构建的方式得到，包括的实体、关系和三元组分别如表1、表2和表3所示。
表1
Figure SMS_1
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Figure SMS_3
表2
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Figure SMS_5
表3
Figure SMS_6
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Figure SMS_7
部件级(内环)性能-故障关系图谱主要依据FMEA，采用全自动或半自动的方式得到。
FMEA是表格形式的结构化数据，基于FMEA的性能-故障关系图谱构建主要利用制定的规则(如表4所示)，以模式或字符串匹配为主要手段进行实体抽取、关系抽取和属性抽取。
表4
Figure SMS_8
基于FMEA的性能-故障关系图谱自动构建过程如下：
a.读取不同结构的FMEA表格，将表中存在的空格填充为“无”。
b.依据表4定义的实体类型，将实体类型和FMEA表中的表头进行正则匹配，将FMEA的表头替换为相应的实体类型。
c.将每个空格中可能存在的多个实体按照正则化进行查询，并将其拆分，使得每个空格中只能存在一个实体或属性。对每一行的内容进行上述处理。
d.对每一行、每一列中可能存在的合并、拆分情况进行处理，并将处理之后的数据存储成csv格式文件。
e.将所有处理后的FMEA进行合并，存储成csv格式文件。
f.读取合并处理后的csv文件，根据表头实体类型，以及实体类型之间的关系，如故障原因和故障模式之间的“导致关系”，构建三元组，并将三元组存储到neo4j图数据库中。
g.利用neo4j的apoc插件对多源数据自动创建的性能-故障关系图谱进行实体消歧，合并相同的实体和关系。
h.将创建的性能-故障知识关系图谱三元组以json格式返回给前端进行可视化展示。
针对步骤106：
在本发明一个实施例中，步骤106具体可以包括：
采用投票表决或加权的方式对第一故障诊断结果和第二故障诊断结果进行融合。
在本实施例中，根据设计的诊断流程调用相应的性能-故障关系图谱，并根据各性能-故障关系图谱返回的结果，给出最终故障诊断结果和故障溯源路径。采用投票表决或加权的方式给出最终的故障诊断结果，包括发生故障的部件以及部件相关的功能模块。
如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。
如图3所示，本实施例提供的一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置，包括：
处理模块300，用于对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；
第一输入模块302，用于将所述目标数据输入到预先构建好的系统级性能-故障关系图谱、组件级性能-故障关系图谱和外环部件级性能-故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；
第二输入模块304，用于若所述第一故障诊断结果为有故障发生，则将所述目标数据输入到预先构建好的子系统级性能-故障关系图谱和内环部件级性能-故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；
融合模块306，用于对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。
在本发明实施例中，处理模块300可用于执行上述方法实施例中的步骤100，第一输入模块302可用于执行上述方法实施例中的步骤102，第二输入模块304可用于执行上述方法实施例中的步骤104，融合模块306可用于执行上述方法实施例中的步骤106。
在本发明的一个实施例中，所述处理模块，用于执行如下操作：
对接收到的航天器控制系统数据中的离群数据、重复数据和缺失数据进行数据清洗；
提取经数据清洗后的数据中的如下至少一种特征：均值、方差、峭度、相关系数及各特征之间的相关性或距离；
和/或，
所述融合模块，用于执行如下操作：
采用投票表决或加权的方式对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合。
在本发明的一个实施例中，所述系统级性能-故障关系图谱中的实体包括：角度控制性能、角速度控制性能、系统故障、角速度定姿结果和角度定姿结果；
所述系统级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺CMG动力学关系、角度控制性能满足关系和角速度控制性能满足关系；
所述系统级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-角速度控制性能>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-角度控制性能>、<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-CMG故障>、<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-陀螺故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-CMG故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-地球敏感器故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-星敏感器故障>、<CMG输出-陀螺CMG动力学关系-CMG故障>、<陀螺输出-陀螺CMG动力学关系-陀螺故障>。
在本发明的一个实施例中，所述子系统级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺输出、地球敏感器输出、星敏感器输出、陀螺故障、地球敏感器故障、星敏感器故障、执行能力性能和CMG故障；
所述子系统级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺星敏运动学关系、陀螺地敏运动学关系和执行能力满足关系；
所述子系统级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<陀螺输出-陀螺星敏运动学关系-陀螺故障>、<星敏输出-陀螺星敏运动学关系-星敏故障>、<地球敏感器输出-陀螺地敏运动学关系-地球敏感器故障>、<陀螺输出-陀螺地敏运动学关系-陀螺故障>、<推力器喷气时间-执行能力满足关系-执行能力性能>。
在本发明的一个实施例中，所述组件级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺有效标志、陀螺输出、陀螺故障、地球敏感器有效标志、地球敏感器输出、地球敏感器故障、星敏感器有效标志、星敏感器输出、星敏感器故障、CMG有效标志、CMG输出和CMG故障；
所述组件级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺组件冗余关系、陀螺组件性能满足关系、地球敏感器组件冗余关系、地球敏感器组件性能满足关系、星敏感器组件冗余关系、星敏组件性能满足关系、CMG组件冗余关系、CMG组件性能满足关系；
所述组件级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<陀螺输出-陀螺组件冗余关系-陀螺故障>、<陀螺输出-陀螺组件性能满足关系-角速度测量性能>、<陀螺输出-陀螺组件性能满足关系-角速度测量性能>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件冗余关系-陀螺故障>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件性能满足关系-角度测量性能>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件性能满足关系-地球敏感器故障>、<星敏感器输出-星敏感器组件冗余关系-星敏感器故障>、<星敏感器输出-星敏组件性能满足关系-角度测量性能>、<星敏感器输出-星敏组件性能满足关系-星敏感器故障>、<CMG输出-CMG组件冗余关系-CMG故障>、<CMG输出-CMG组件性能满足关系-CMG执行性能>、<CMG输出-CMG组件性能满足关系-CMG故障>。
在本发明的一个实施例中，所述外环部件级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺输出、陀螺通信标志、陀螺有效标志、陀螺无效标志、陀螺故障标志、地球敏感器输出、地球敏感器通信标志、地球敏感器有效标志、地球敏感器无效标志、地球敏感器故障标志、星敏感器输出、星敏感器通信标志、星敏感器有效标志、星敏感器无效标志、星敏感器故障标志、CMG输出、CMG通信标志、CMG有效标志、CMG无效标志和CMG故障标志；
所述外环部件级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺数据有效性满足关系、地球敏感器数据有效性满足关系、星敏感器数据有效性满足关系和CMG数据有效性满足关系；
所述外环部件级性能-故障关系图谱中的三元组集合和所述组件级性能-故障关系图谱中的三元组集合相同。
在本发明的一个实施例中，所述内环部件级性能-故障关系图谱中的实体包括：部件、功能模块、故障模式、局部影响、高一层影响、最终影响、故障原因、故障检测方法、预防和纠正措施；
所述内环部件级性能-故障关系图谱中的关系包括：包含、发生、引起、导致、适用、采取；
所述内环部件级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<部件-包含-功能模块>、<功能模块-发生-故障模式>、<故障模式-引起-局部影响>、<故障模式-引起-高一层影响>、<故障模式-引起-最终影响>、<故障原因-导致-故障模式>、<故障模式-适用-故障检测方法>、<故障模式-采取-预防和纠正措施>。
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。
上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法。
具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断方法，其特征在于，包括：
对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；
将所述目标数据输入到预先构建好的系统级性能-故障关系图谱、组件级性能-故障关系图谱和外环部件级性能-故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；
若所述第一故障诊断结果为有故障发生，则将所述目标数据输入到预先构建好的子系统级性能-故障关系图谱和内环部件级性能-故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；
对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，包括：
对接收到的航天器控制系统数据中的离群数据、重复数据和缺失数据进行数据清洗；
提取经数据清洗后的数据中的如下至少一种特征：均值、方差、峭度、相关系数及各特征之间的相关性或距离；
和/或，
所述对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，包括：
采用投票表决或加权的方式对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统级性能-故障关系图谱中的实体包括：角度控制性能、角速度控制性能、系统故障、角速度定姿结果和角度定姿结果；
所述系统级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺CMG动力学关系、角度控制性能满足关系和角速度控制性能满足关系；
所述系统级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-角速度控制性能>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-角度控制性能>、<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-CMG故障>、<角速度定姿结果-角速度控制性能满足关系-陀螺故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-CMG故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-地球敏感器故障>、<角度定姿结果-角度控制性能满足关系-星敏感器故障>、<CMG输出-陀螺CMG动力学关系-CMG故障>、<陀螺输出-陀螺CMG动力学关系-陀螺故障>。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子系统级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺输出、地球敏感器输出、星敏感器输出、陀螺故障、地球敏感器故障、星敏感器故障、执行能力性能和CMG故障；
所述子系统级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺星敏运动学关系、陀螺地敏运动学关系和执行能力满足关系；
所述子系统级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<陀螺输出-陀螺星敏运动学关系-陀螺故障>、<星敏输出-陀螺星敏运动学关系-星敏故障>、<地球敏感器输出-陀螺地敏运动学关系-地球敏感器故障>、<陀螺输出-陀螺地敏运动学关系-陀螺故障>、<推力器喷气时间-执行能力满足关系-执行能力性能>。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组件级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺有效标志、陀螺输出、陀螺故障、地球敏感器有效标志、地球敏感器输出、地球敏感器故障、星敏感器有效标志、星敏感器输出、星敏感器故障、CMG有效标志、CMG输出和CMG故障；
所述组件级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺组件冗余关系、陀螺组件性能满足关系、地球敏感器组件冗余关系、地球敏感器组件性能满足关系、星敏感器组件冗余关系、星敏组件性能满足关系、CMG组件冗余关系、CMG组件性能满足关系；
所述组件级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<陀螺输出-陀螺组件冗余关系-陀螺故障>、<陀螺输出-陀螺组件性能满足关系-角速度测量性能>、<陀螺输出-陀螺组件性能满足关系-角速度测量性能>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件冗余关系-陀螺故障>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件性能满足关系-角度测量性能>、<地球敏感器输出-地球敏感器组件性能满足关系-地球敏感器故障>、<星敏感器输出-星敏感器组件冗余关系-星敏感器故障>、<星敏感器输出-星敏组件性能满足关系-角度测量性能>、<星敏感器输出-星敏组件性能满足关系-星敏感器故障>、<CMG输出-CMG组件冗余关系-CMG故障>、<CMG输出-CMG组件性能满足关系-CMG执行性能>、<CMG输出-CMG组件性能满足关系-CMG故障>。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述外环部件级性能-故障关系图谱中的实体包括：陀螺输出、陀螺通信标志、陀螺有效标志、陀螺无效标志、陀螺故障标志、地球敏感器输出、地球敏感器通信标志、地球敏感器有效标志、地球敏感器无效标志、地球敏感器故障标志、星敏感器输出、星敏感器通信标志、星敏感器有效标志、星敏感器无效标志、星敏感器故障标志、CMG输出、CMG通信标志、CMG有效标志、CMG无效标志和CMG故障标志；
所述外环部件级性能-故障关系图谱中的关系包括：陀螺数据有效性满足关系、地球敏感器数据有效性满足关系、星敏感器数据有效性满足关系和CMG数据有效性满足关系；
所述外环部件级性能-故障关系图谱中的三元组集合和所述组件级性能-故障关系图谱中的三元组集合相同。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内环部件级性能-故障关系图谱中的实体包括：部件、功能模块、故障模式、局部影响、高一层影响、最终影响、故障原因、故障检测方法、预防和纠正措施；
所述内环部件级性能-故障关系图谱中的关系包括：包含、发生、引起、导致、适用、采取；
所述内环部件级性能-故障关系图谱中的三元组集合包括：<部件-包含-功能模块>、<功能模块-发生-故障模式>、<故障模式-引起-局部影响>、<故障模式-引起-高一层影响>、<故障模式-引起-最终影响>、<故障原因-导致-故障模式>、<故障模式-适用-故障检测方法>、<故障模式-采取-预防和纠正措施>。
8.一种基于性能-故障关系图谱的航天器故障分级诊断装置，其特征在于，包括：
处理模块，用于对接收到的航天器控制系统数据进行数据清洗和特征提取，得到目标数据；
第一输入模块，用于将所述目标数据输入到预先构建好的系统级性能-故障关系图谱、组件级性能-故障关系图谱和外环部件级性能-故障关系图谱中，得到第一故障诊断结果；
第二输入模块，用于若所述第一故障诊断结果为有故障发生，则将所述目标数据输入到预先构建好的子系统级性能-故障关系图谱和内环部件级性能-故障关系图谱中，得到第二故障诊断结果；
融合模块，用于对所述第一故障诊断结果和所述第二故障诊断结果进行融合，得到最终的故障诊断结果。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
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