[发明专利]一种基于多参数关联的在轨卫星异常状态监测方法及系统

说明书

本发明属于卫星状态检测领域，公开了一种基于多参数关联的在轨卫星异常状态监测方法及系统以解决无法检测多个遥测参数耦合的故障。该方法包括以下步骤：收集卫星遥测参数历史数据并获取对应散点图；根据卫星在正常状态下的遥测参数历史数据对应的散点图，基于最大互信息系数得到遥测参数取值空间上的关联关系模型；根据卫星在正常状态下和异常状态下的遥测参数历史数据对应的散点图结合关联关系模型计算互信息系数并确定互信息系数的分布；接收在轨卫星的遥测参数数据，根据关联关系模型计算遥测参数之间的互信息系数；根据遥测参数之间的互信息系数与互信息系数的分布计算马氏距离，根据马氏距离判断多参数关联状态是否存在异常。

技术领域

本发明涉及卫星检测领域，尤其涉及一种基于多参数关联的在轨卫星异常状态监测方法及系统。

背景技术

目前基于实测数据的卫星在轨异常状态检测，工程上主要采用单参数阈值检测和多参数组合阈值检测方法，此外一些研究通过提取单个遥测参数的信号特征或多个遥测参数的主成分、并基于所提取的特征量进行异常检测。利用方法难以检测多个遥测参数的耦合所导致的异常或故障。

卫星在轨运行过程中需要监测多种遥测参数，利用这些参数的实测数据检测卫星在轨异常状态，预警可能的在轨异常或故障。作为多参数复杂控制系统，卫星在轨运行过程中多个遥测参数之间的关联关系，可能由于运行模式、状态异常、部件故障等因素的影响而发生变化。比如，电流在规定范围内稳定变化时，电池温度与电流的平方成正比；当发生短路故障时，该平方正比关系会遭到破坏。因此，通过检测遥测参数间关联关系的变化，可以对包括卫星在内的多参数复杂系统的多参数关联异常进行检测和早期预警。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于多参数关联的在轨卫星异常状态监测方法，以解决无法检测多个遥测参数耦合导致的异常或故障。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多参数关联的在轨卫星异常状态监测方法，包括以下步骤：

收集卫星遥测参数历史数据并获取对应散点图；

根据卫星在正常状态下的遥测参数历史数据对应的散点图，基于最大互信息系数得到遥测参数之间的关联关系模型；

根据卫星在正常状态下和异常状态下的遥测参数历史数据对应的散点图结合遥测参数之间的关联关系模型计算出卫星在正常状态下和异常状态下的互信息系数并确定互信息系数的分布；

接收在轨卫星的遥测参数数据，根据关联关系模型计算遥测参数之间的互信息系数；

根据遥测参数之间的互信息系数与卫星在正常状态下以及异常状态下的互信息系数的分布计算马氏距离，根据马氏距离判断多参数关联状态是否异常。

依托于上述方法，本发明还提供了一种基于多参数关联的在轨卫星异常状态监测系统，包括：

第一模块：用于收集卫星遥测参数历史数据并获取对应散点图；

第二模块：用于根据卫星在正常状态下的遥测参数历史数据对应的散点图，基于最大互信息系数得到遥测参数之间的关联关系模型；

第三模块：用于根据卫星在正常状态下和异常状态下的遥测参数历史数据对应的散点图结合遥测参数之间的关联关系模型计算出卫星在正常状态下和异常状态下的互信息系数并确定互信息系数的分布；

第四模块：用于接收在轨卫星的遥测参数数据，根据关联关系模型计算遥测参数之间的互信息系数；

第五模块：用于根据遥测参数之间的互信息系数与卫星在正常状态下以及异常状态下的互信息系数的分布计算马氏距离，根据马氏距离判断多参数关联状态是否异常。

本发明具有以下有益效果：