卫星故障检测系统研究
(完整版)故障诊断技术研究及其应用
故障诊断技术研究及其应用1引言以故障为研究对象是新一代系统可靠性理论研究的重要特色,也是过程系统自动化技术从实验室走向工程的重要一环。
最近二十多年来,以故障检测、故障定位、故障分离、故障辨识、故障模式识别、故障决策和容错处理为主要内容的故障诊断与处理技术,已成为机械设备维护、控制系统系统可靠性研究、复杂系统系统自动化、遥科学、复杂过程的异变分析、工程监控和容错信号处理等领域重点关注和广泛研究的问题。
诊断(Diagnostics) 一词源于希腊文,含义为鉴别与判断,是指在对各种迹象和症状进行综合分析的基础上对研究对象及其所处状态进行鉴别和判断的一项技术活动[1]。
故障诊断学则是专门以考察和判断对象或系统是否存在缺陷或其运行过程中是否出现异常现象为主要研究对象的一门综合性技术学科。
它是诊断技术与具体工程学科相结合的产物,是一门新兴交叉学科。
故障诊断与处理技术,作为一门新兴技术学科,可划分为如下三个不同的研究层次:(1) 以设备或部件为研究对象,重点分析和诊断设备的缺陷、部件的缺损或机械运转失灵,这通常属于设备故障诊断的研究范畴;(2) 以系统为研究对象,重点检测和分析系统的功能不完善、功能异常或不能够完成预期功能,这属于系统故障检测与诊断的研究范畴;(3) 以系统运行过程为研究对象,考察运行过程出现的异常变化或系统状态的非预期改变,这属于过程故障诊断的研究范畴。
概而言之,故障诊断研究的是对象故障或其功能异常、动作失败等问题,寻求发现故障和甄别故障的理论与方法。
无论是设备故障诊断、系统故障诊断还是过程故障诊断,都有着广泛的研究对象、实在的问题背景和丰富的研究内容。
本文将从故障诊断与处理技术的研究内容、典型方法和应用情况等三个方面,对故障诊断及相关技术的发展状况做一综述,同时简要指出本研究方向的若干前沿。
2故障诊断与处理的主要研究内容故障诊断与处理是一项系统工程,它包括故障分析、故障建模、故障检测、故障推断、故障决策和故障处理等五个方面的研究内容。
高铁信号系统的精确定位与故障检测方法研究
高铁信号系统的精确定位与故障检测方法研究摘要:随着高铁的快速发展,高铁信号系统的精确定位和故障检测变得越来越重要。
本文将研究高铁信号系统的精确定位和故障检测方法,通过对相关理论和技术的综述和分析,提出了一种基于XXXXX的高铁信号系统的精确定位和故障检测方法。
该方法具有较高的定位精度和故障检测准确性,能够提高高铁系统的安全性和运行效率。
1. 引言高铁信号系统是高铁运行的重要保障之一,其精确定位和故障检测对高铁运行的安全性至关重要。
传统的精确定位方法和故障检测手段在高铁系统中已经不能满足需求,因此需要研究新的方法来提高高铁信号系统的精确定位精度和故障检测准确性。
2. 高铁信号系统的精确定位方法2.1 卫星导航定位系统卫星导航定位系统是一种常用的精确定位方法,它利用全球定位系统(GPS)或北斗系统提供的卫星定位信号来确定高铁的精确位置。
该方法具有定位精度高、可实时追踪等优点,但在高铁信号系统中,受到隧道、高楼等信号遮挡问题的影响,定位精度会受到一定程度的降低。
2.2 无线信号定位方法无线信号定位方法是利用基站提供的信号来确定高铁位置的一种方法。
该方法适用于在城市或沿线有较完善基站覆盖的运行区段,通过测量信号的到达时间差或信号强度的变化情况来实现高铁的定位。
无线信号定位方法具有定位精度高、适用范围广等优点,但需要较多的基站设施投入,并且在信号强度受到干扰或多径效应时,定位精度会有一定的影响。
2.3 惯性导航定位方法惯性导航定位方法是利用惯性传感器测量高铁运动状态的变化来确定位置的一种方法。
该方法不依赖于外部信号源,适用于高铁运行速度较快、信号遮挡影响较大的区域。
惯性导航定位方法具有定位精度高、独立性强等优点,但受到惯性传感器的误差累积问题的影响,定位精度会随着时间的推移而逐渐降低。
3. 高铁信号系统的故障检测方法3.1 传感器监测方法传感器监测方法是通过安装传感器来监测高铁信号系统的各个关键部件的工作状态,及时发现故障并进行报警或修复。
卫星信号检测与处理技术研究
卫星信号检测与处理技术研究第一章引言卫星信号检测与处理技术是现代通信技术的重要组成部分,具有广泛的应用前景。
本章将对卫星信号检测与处理技术的研究背景和意义进行介绍,并针对本文的目标和内容进行概述。
第二章卫星信号检测技术概述本章将系统介绍卫星信号检测技术的基本理论和方法。
包括卫星信号的特点和传播模式、卫星信号的检测与识别原理、常用的卫星信号检测技术等。
2.1 卫星信号的特点和传播模式卫星信号具有较高的频率和较长的传播距离,其传播模式主要有直射和反射两种。
本节将对卫星信号的频率范围、传播特性和路径损耗等进行详细介绍。
2.2 卫星信号的检测与识别原理卫星信号的检测与识别是卫星通信系统的核心技术之一。
本节将阐述卫星信号的检测原理和识别方法,包括信号的解调与解码、信道估计和干扰抑制等关键技术。
2.3 常用的卫星信号检测技术卫星信号检测技术涵盖了信号检测的各个环节,包括信号采样与处理、信号分析与特征提取、信号识别与分类等。
本节将介绍一些常用的卫星信号检测技术,并进行比较分析。
第三章卫星信号处理技术研究本章将对卫星信号处理技术的研究内容和方法进行详细探讨。
主要包括卫星信号的预处理技术、信号增强技术和信号解码与再生技术的研究进展。
3.1 卫星信号的预处理技术卫星信号的预处理是信号处理的重要环节,包括信号的滤波、降噪和去除干扰等。
本节将介绍一些常用的卫星信号预处理技术,并分析其优缺点。
3.2 信号增强技术研究卫星信号增强技术主要用于提高信号的质量和可靠性。
本节将介绍一些常用的卫星信号增强技术,如盲源分离、小波变换和自适应滤波等,并进行比较评估。
3.3 信号解码与再生技术研究卫星信号的解码与再生是对接收到的信号进行还原和恢复的过程。
本节将介绍一些常用的卫星信号解码与再生技术,如Viterbi译码、Turbo译码和OFDM技术。
第四章应用案例研究本章将选取几个典型的卫星应用案例,以实际应用为基础,深入研究卫星信号检测与处理技术。
卫星导航系统的故障诊断与维修研究
卫星导航系统的故障诊断与维修研究随着全球化的发展,卫星导航系统已经成为现代社会不可或缺的一部分。
无论是国家战略还是个人生活中,卫星导航系统都扮演着重要的角色。
然而,在长期的使用过程中,卫星导航系统的故障也难以避免。
因此,如何诊断卫星导航系统的故障并及时维修,成为了当前研究的热点和难点。
一、卫星导航系统的基本原理卫星导航系统的基本原理是利用多颗地面站和卫星共同组成全球性的空间电子系统,利用卫星和地面设备发射和接收信号,在地球任何角落的用户可以实现定位、导航、测量等功能。
其中,全球卫星定位系统(GNSS)是大众最为熟悉的卫星导航系统,由美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗四个系统组成。
二、卫星导航系统的故障类型根据实际的使用情况,卫星导航系统的故障可分为内部故障和外部故障两种类型。
1. 内部故障内部故障主要指卫星导航系统自身硬件、软件等原因所导致的故障,比如卫星接收机的毛病、计算机处理器的故障、通信模块的失效等。
2. 外部故障外部故障主要指卫星导航系统周边环境的因素所导致的故障,比如天气变化、空间垃圾的干扰信号等。
三、卫星导航系统的故障诊断方法卫星导航系统的故障诊断方法分为软件诊断和硬件诊断两种方式。
1. 软件诊断软件诊断主要是通过系统自带的维修软件来诊断故障。
通过运行诊断软件,检测系统的各项参数,找出故障的原因并进行修复。
对于大多数的软件问题,都可以通过此种方式进行解决。
2. 硬件诊断硬件诊断主要是通过硬件设备对卫星导航系统进行检测和分析,包括各种仪器设备的使用。
硬件诊断的优点是可以检测系统中的物理问题,但需要专业的技术人员进行操作。
四、卫星导航系统的故障维修方法卫星导航系统的故障维修主要包括故障的修复和替换两种方式。
1. 故障的修复对于软件故障,可以采用修复程序的方式进行处理。
而对于硬件故障,可以采用更换零部件或进行维修来解决。
这种方式有效的避免了整个系统的更换,节省了成本。
面向资源约束航天器控制系统的故障检测研究
摘
要 :针 对 航 天 器 控 制 系统 的 闭 环 特 性 和 星 载 计 算 机 存 储 空 间 和 计 算 能 力 等 资 源 受 限 的 特 点 , 究 基 于互 研
Absr c Co i rn he s a e rf o to y t m ’ e tr s s c scos d l o t a t: nsde ig t p c c a c n rls se Sf au e u h a l e —o p,lmie e o r e a d c mp a in l t i td r s u c n o utto a
c p iy c n tant f he n— o r c mp e a act o sr i o t o b a d o utr, a a t ful dee to s h m e t cin c e ba e o t c p i f co iain nd s d n he o rme a trz to a Yo l ua
太 阳 帆板控 制等 任务 , 航 天器 中最 重 要 和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 复杂 是
的 系统之 一 ; 某统 计 资 料 表 明 , 19 在 90—20 0 1年 间
发射 的卫 星 和空 间站所 发 生 的 1 1个 故 障 中 , 制 2 控
系统 的故 障 占 3 % ¨ , 7 因此 控 制 系统也 是 航 天器 中
由于航 天器 姿态 、 道 控 制 系统 的设 计 都 是 比较成 轨
熟 的技术 , 不可 能 因为 先 进 故 障诊 断单 元 的加 入 而 重 新设 计控 制 系统 , 此这 些 方 法 也 不 太适 用 。而 因 针 对 已经设 计好 控制 器 的闭环 系统 进行 故 障诊断 方 法 研究 的文 献 非 常少 , 献 [ ] 对 闭 环 控 制 系 统 文 8针 提 出一种新 型 的基 于解 析模 型 的方法 , 即局 部方 法 ,
航天器故障诊断系统PPT课件
北京空间技术研究院
1
1 项目开发背景
•
我国空间事业的发展从第一颗“东方红”卫星升
空到载人航天试验飞船成功返回地球已经历了三十年
的历程。在此期间,我国成功地发射了包括通信、气
象、资源在内的多颗不同系列的卫星。
•
在卫星和飞船的研制、实验和发射等阶段都要对
飞行器进行详细的电性能测试,用以判断各系统的工
5
• 90年代末,又出现了集多种智能推理方法于一体的卫 星故障诊断系统,这类系统目前正以快速、准确、高 效的故障诊断能力而成为这一领域的新军和领域专家 的有力助手。
6
• 2.1.2 故障诊断技术在载人空间飞行器中的应用 • 尽管载人航天已走过了30多年的漫长岁月,但目前真
正能把人送入太空的只有美、俄两国。美国先后完成 了“水星”计划;“双子星座”计划;“阿波罗”登 月计划;“天空实验室”计划和“航天飞机”计划。 到2000年美国将完成“自由号空间站”计划。而前苏 联除了“东方”号以外,先后完成了“上升”号计划; “联盟”号计划;“礼炮”号轨道站计划;“和平” 号空间站;“暴风雪”号航天飞机试飞计划。载人航 天器,因为人的存在使其复杂性大大提高,同时其可 靠性要求也远高于不载人飞行器 •
7
• 美国“水星”号飞船,由于初次载人,经验少,系统 的安全保障体系由状态检测、地面专家会诊、航天员 直接参与等功能组成。开始时各系统都设计成自动控 制方式,手动控制只是辅助。但实际飞行中,自动控 制系统及自主系统多次发生故障。在紧急情况下,航 天员利用手动控制,才转危为安,完成了飞行任务。 由此可见,这一阶段飞船故障监测系统的自主性、实 时性及可靠性都较差。
•
经调研重庆英康公司近年来开发的智能推理软件
基于网控的军事卫星通信地球站异常检测系统研究
Hale Waihona Puke 个 军事卫 星 通信 系统 由空 间段 和地 面段 2部
分组 成 , 中地 面段 包括信 关 站 ( tw yS ain 其 Gae a tt , o
基 金 项 目 :国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 (0 0 0 9 ; 中 国博 士 后 基 金 项 目 ( 09 6 5 6 63 2 ) 20 29 )
地球 站 是 负 责 发 送 和 接 收通 信 信 息 的 地 面终 端, 是军 事卫 星通信 网 的重要 组成部 分. 球站 异 常 地 包 括诸多 方 面 , 了故 障之外 , 除 还包 括仿 冒、 丢失 、 被
非 法用户 使用 或者 战 时 被敌 方 缴 获 等 等. 地球 站是
虚假 呼 叫请 求 , 消耗有 限 的系统 频带 资源 , 通 过这 并
NC 和操 作 控 制 中 心 ( eainC n rl e tr C) Op rt o to C ne , o O C . 据 IO 网络管 理 标 准 , C )根 S 网络 管 理 系统 基 本 组成包 括 管 理 器 ( n g r 、 理 ( e t 、 络 管 Ma a e ) 代 Ag n ) 网 理协 议 ( t r n g me t rtc 1和 管 理 信 Newok Ma a e n ooo) P
的 问 题 , 出 了地 球 站 行 为 异 常 检 测 的概 念 , 引入 聚类 分 析 和模 式 匹配 相结 合 的 方 法 , 出 了一 个 基 于 网控 中心 提 并 提
的 某 型 军 事 卫 星 通 信 地 球 站 异 常 检 测 系 统 , 数 据 的预 处 理 方 法 进 行 了 改 进 . 过 对 几 个 经 典 数 据 集 和 卫 星 地 球 对 通
卫星导航系统的研究与应用
卫星导航系统的研究与应用一、简介卫星导航系统是一种基于卫星信号的定位与导航系统。
其研发与应用在军事、民用领域得到广泛应用,包括地面交通、海洋航行等领域。
卫星导航系统具有精度高、范围广、连续性强等特点,而其发展也促进了卫星通信、卫星观测等领域技术的提高。
本文将着重介绍卫星导航系统的研究与应用。
二、卫星导航系统的技术原理卫星导航系统的技术原理主要包括卫星、地面初始设备、接收设备和导航处理设备等几个部分。
卫星是一个由导航卫星、控制卫星、中继卫星等组成的卫星系统,它通过向地面发射的信号提供正在运动的载体定位及导航信息,支持地球上的几乎所有地方。
接受设备接收卫星发射的信号,从信号中计算出位置信息。
导航处理设备将接收到的信号与地面设备和GPS模型进行配合,以生成用户定位信息。
三、卫星导航系统的应用领域1. 航空航天。
在航空航天领域,卫星导航系统能够对飞机的飞行状态进行监视,为飞行员提供位置及导航等信息,以提高飞行安全性。
2. 航海航运。
卫星导航系统可以帮助船舶在海上定位,提高海上运输的安全性。
3. 铁路交通。
卫星导航系统可以监测铁路车辆的实时位置,提高铁路运输的运行效率。
4. 道路交通。
卫星导航系统可以为车辆提供实时的导航服务,提高道路交通的效率和安全性。
5. 精准农业。
卫星导航系统可以为农业提供空间信息分析,帮助农民精确农场生产,并提升农业生产效益。
四、卫星导航系统的发展趋势卫星导航系统发展的趋势主要是提高信号精度、可靠性和安全性,降低成本,增强卫星的多任务能力等,包括以下几个方面:1. 多导航系统协调,利用多个导航系统交叉支撑,提高定位精度和鲁棒性;2. 增加导航卫星数量,覆盖全球范围,增强定位的连续性和可靠性;3. 将卫星导航系统用于智能交通,提高交通流程的优化性能;4. 增强卫星多任务能力,领域化应用开发,不断开拓新应用场景;5. 实现卫星导航与通信、观测等领域的无缝整合,提高系统的集成度和各部分之间的协同性。
卫星控制系统故障仿真技术研究
t tre / ord h s e tfg cn ea/ l h i t a
s u t /pe r :a o 0 stlef/r sm a ̄ i l o s r e e s t / }ad/ u ue / d t n. m a r sv/ a o t / r o
s bet ems S t/e ( 虮 u j tr ad/ z c t
驱动机构等 。其中地球敏感器、陀螺、动量轮和太阳 电池阵驱动机构等 内部都有活动部
件。卫星在太空中长期运行后.各部件的电气或机械的组成部分可能出现故障.使这些部 件不能正常工作。
c 姿态敏 感器 安装 有误
卫星姿态敏感器安装时.应按正常要求或应修正某已知的固定误差进行正确安装。但 由于种种原 因,可能方向装反,或产生很大的安装误差,致使卫星上天后 出现一些奇怪的 不 正常现象 。 d 星载计葬机程序有错误
F i r ai Fi t_ a wr gn t l s d c m l h (肋 sm ao g 。 / d tr ,
作为航天器主要类别之一的卫 星,无论工作在哪一种轨道状态,同武器 系统相比较 , 都要长时间上作在真空、失重、高低温和强辐射的环境下。虽然在研制 卫星的过程中,采 用各种现代化的管理方法和技术手段,尽量将各种故障消灭在萌芽状态,但是一颗复杂的 卫星由为数众多的器件和部件组成,在恶劣的环境下运行几年至十几年难免会出现这样那 样的故障。卫星价格昂贵,一般要几亿人民币。为了抢救出现故障的在轨飞行卫星 针对 飞行中的卫星进行实时故障仿真技术研究,即应用仿真技术进行故障诊断和对策技术研 究,有 十分 重要 的意义 。 本课题 某地球观察卫星为背景开展工作。该型号 卫星是我国新一代太阳同步轨道地 球观察卫星,为使卫星长期可靠工作,星上采用较多冗余部件。敏感器包括多个不同种类 收稿 日期 20 年 9 1 01 月 0日
卫星导航系统的信号强度测量与分析技术研究
卫星导航系统的信号强度测量与分析技术研究随着科技的不断发展,卫星导航系统在现代社会中发挥着越来越重要的作用。
无论是个人导航还是军事战略,卫星导航系统的准确性和可靠性至关重要。
而信号强度的测量与分析技术是评估卫星导航系统性能的关键因素之一。
本文将探讨卫星导航系统的信号强度测量与分析技术的研究现状和展望。
一、卫星导航系统的信号强度测量技术卫星导航系统的信号强度测量技术是评估信号质量和性能的基础。
目前主要采用的测量方法包括实时测量和离线测量。
1.实时测量技术实时测量技术利用原始卫星导航信号,使用专业的接收设备采集和分析信号。
通过在不同位置和时间收集信号数据,可以准确地测量信号的强度、误差和多径效应等参数。
实时测量技术的优点是测量结果准确可靠,但需要专业的设备和操作技能。
2.离线测量技术离线测量技术是在接收设备中记录信号数据,并在后期进行信号强度分析。
这种方法的优点是便捷和灵活性,不需要实时操作,可以对大量数据进行分析和比较。
但由于数据是事后处理,可能会受到信号衰减或丢失的影响,导致测量结果不够准确。
二、信号强度测量与分析技术的应用卫星导航系统的信号强度测量与分析技术在许多领域有着广泛的应用。
1.个人导航个人导航设备如智能手机或汽车导航系统需要准确的卫星信号强度来计算位置和导航路线。
通过对信号强度进行测量和分析,可以提高导航的准确性和稳定性。
2.军事应用在军事领域,卫星导航系统在战略和战术层面上起着至关重要的作用。
信号强度测量与分析技术可以帮助军方评估导航系统在不同环境条件下的性能和可靠性,以便做出准确的决策和行动。
3.科学研究科学研究领域对卫星导航系统的信号强度测量和分析也有一定需求。
例如,地震学家可以利用卫星导航系统的信号强度来监测地壳的运动和变化,从而提前预警地震风险。
三、信号强度测量与分析技术的发展趋势随着技术的不断进步和需求的不断增加,卫星导航系统的信号强度测量与分析技术也在不断发展。
1.多模式融合技术多模式融合技术是结合多种测量方法的结果,以提高测量精度和可靠性。
北斗卫星导航系统完好性参数研究
北斗卫星导航系统完好性参数研究首先,完好性参数是指卫星导航系统能够提供可靠定位和导航服务的能力。
完好性参数可以分为以下几个方面进行研究。
1.接收机状态完好性:北斗系统中的接收机是关键组成部分,其状态的完好性对导航系统的正常运行至关重要。
因此,需要研究和设计接收机的完好性参数,包括接收机的故障率、失效模式和失效检测等。
通过研究接收机的完好性,可以有效提高北斗系统的可用性和可靠性。
2.信号质量完好性:北斗卫星导航系统的可靠性主要依赖于卫星信号的质量。
因此,需要研究和设计信号质量的完好性参数,包括信号强度、信号传输的可靠性、信号干扰和多径效应等。
通过研究信号质量的完好性,可以提高北斗系统在不同环境条件下的定位和导航精度。
3.数据完好性:北斗卫星导航系统需要发送和接收大量的导航数据,如天线观测数据、星历数据和钟差数据等。
这些数据的完好性对系统的可靠性和准确性有重要影响。
因此,需要研究和设计数据的完好性参数,包括数据传输的可靠性、数据的完整性和数据的时效性等。
通过研究数据完好性,可以提高北斗系统的数据传输效率和数据处理准确度。
4.故障恢复完好性:北斗卫星导航系统可能会出现各种故障和异常情况,如卫星故障、天线干扰和电力失效等。
因此,需要研究和设计系统的故障恢复完好性参数,包括系统的自动故障检测和故障恢复能力。
通过研究故障恢复完好性,可以提高北斗系统在故障和异常情况下的可靠性和稳定性。
综上所述,北斗卫星导航系统的完好性参数研究涉及到接收机状态完好性、信号质量完好性、数据完好性和故障恢复完好性等方面。
通过研究和设计这些完好性参数,可以提高北斗系统的可用性、可靠性和精确度。
未来,我们还可以进一步深入研究完好性参数的优化和改进,以不断提升北斗卫星导航系统的性能和服务质量。
星载卫星遥感监测系统的研究和应用
星载卫星遥感监测系统的研究和应用随着科技的飞速发展,我们对地球的了解越来越深入,而星载卫星遥感监测系统则是地球观测技术中的一颗明珠。
它运用高科技手段,对地球的自然资源、环境状况等进行长期、连续、动态监测和掌握,这使得我们对地球的认识更加全面,信息更加准确,更能够有效地地保护、利用和管理地球资源。
一、星载卫星遥感监测系统的概念和原理星载卫星遥感监测系统是利用卫星技术进行遥感探测的技术手段,这种技术利用高分辨率的遥感数据,通过不断收集、处理、分析和传输相关信息,获得真实的地球影像和数据,以更好地解读人类社会的自然和人文环境。
在这个过程中,星载卫星的主体是卫星,通过其载荷装置,定位拍照,收集数据,再通过通信设备将数据传输到地面处理中心,最终成为对人类生产和生活有实际帮助的信息数据,起到协调、指导、支撑和保障作用。
二、星载卫星遥感监测系统的优点1、全天候监测能力:星载卫星遥感系统可以实现全天候的遥感监测,避免了人工遥感监测的时间局限性;2、高分辨率观测:星载卫星遥感系统的观测分辨率很高,可以捕捉到较小的生态变化,有助于进行自然资源和环境的更精细化管理;3、长期连续监测:星载卫星遥感系统可以实现长期、连续、动态监测,可以更加准确地了解地球上的自然和人类资源状况,更好地进行资源规划、环境保护和管理;4、观测效率高:由于星载卫星遥感系统的自动化能力强,能够快速对大范围区域进行观测,无需进行复杂的人工测量。
三、星载卫星遥感监测系统应用1、资源调查和信息管理:星载卫星遥感系统可以实现对自然资源、环境状况、气象变化、海洋动态等方面的遥感监测,从而帮助管理部门更加全面有效地掌握资源变化信息,制定更好的资源管理和保护措施。
2、灾害监测和预警:星载卫星遥感系统可以实现对自然灾害如地震、洪水、沙尘暴等的监测和预警,为灾害救援提供及时有效的信息支持。
3、城市规划和土地利用:星载卫星遥感系统可以捕捉到城市规划和土地利用的变化,为城市管理部门提供城市发展和土地利用方案的参考依据。
小卫星能源系统的自主故障诊断技术初步研究
引言
当前由于小卫星的故障诊断经验不足,一旦发 生故障则后果严重。且由于在轨环境的特殊性,地 面飞控人员干预能力有限,当小卫星轨道较高时, 产生的通信延时将大大影响地面控制小卫星的效率,
通用质量特性
负载的供电,对飞行任务起着重要的作用,一旦出 现故障,将直接影响其他系统的正常工作。不仅如 此,据研究表明,电源分系统的在轨故障概率在所 有分系统中比例最高[2]。2011 年 4 月,某卫星的能 源系统突发异常,迫使卫星进入安全模式,有效载 荷全部关闭;2012 年 2 月,某卫星的太阳电池阵 不能展开,无法为飞行任务供能。由于能源系统内 变量繁多,难以建立数学模型,只能由试验数据得 到趋势分析,因此选择定性模型法对其进行故障诊 断研究。
1 国内外研究及应用现状
从 20 世纪 60 年代开始,国外以美国、日本、 西欧为代表在航天器故障诊断技术方面开展了大量 的探索。而我国也在 20 世纪 80 年代加入对航天器 故障诊断的研究浪潮之中,各大学、研究机构相继 针对不同对象开展了不同诊断方法的研究[3-4]。
中国空间技术研究院总体部建立了卫星故障数 据库,涉及到总体部研制或抓总研制的所有卫星分 系统和 200 多种单机,故障案例信息 600 余条,包 含国外卫星和总体部产品故障 2 个部分;沈阳航空 航天大学对 1993—2012 年间国内外 300 多次航天 器在轨故障案例进行整理,发现各分系统中电源、 控制、结构机构分系统的故障比例较高;1997 年, 黄敏 超等[5]采用 模 糊 规 则 开 发 出 一 种 专 家 系 统 ; 1998 年,刘冰[6]利用工具 CLIPS 针对某发动机提出 了一种故障诊断专家系统;2003 年,张纯良等[7]对 神舟飞船的推进分系统应用键合图法开展了故障诊 断研究;2006 年,张庆振等[8]针对运载火箭的故障 检测处理系统设计了一种专家系统;2006 年,刘 发金等[9]以卫星姿态轨道控制分系统为对象,开发 了基于神经网络的专家系统;2007 年,夏勇等[10] 针对运载火箭提出了以故障树法为基础的专家系 统;2011 年,岑朝辉等[11]提出了卫星姿态轨道控制系 统实时信号的基于神经网络的故障诊断方法。
卫星导航系统的故障诊断与可靠性分析研究
卫星导航系统的故障诊断与可靠性分析研究随着科技的不断进步和发展,卫星导航系统在现代社会中扮演着至关重要的角色。
它不仅为民众提供导航服务,还在军事、航空航天等领域发挥着关键作用。
然而,卫星导航系统的故障可能会导致严重后果,因此,故障诊断和可靠性分析成为该系统研究中的重要方向。
故障诊断是指通过对卫星导航系统中发生故障的部件或模块进行检测、分析和识别,确定故障的位置和原因。
故障诊断的准确性和效率对于解决导航系统故障具有重要意义。
目前,有很多故障诊断方法被广泛研究和应用,其中包括模型基础的故障诊断方法和数据驱动的故障诊断方法。
模型基础的故障诊断方法使用系统模型进行故障诊断。
该方法需要准确的系统模型和系统参数,通过对系统状态和输入进行分析和比较,判断系统是否存在故障。
然而,由于导航系统的复杂性,模型基础的故障诊断方法在实际应用中受到一定的限制。
数据驱动的故障诊断方法则是通过对实际故障数据进行分析和处理,建立故障模式和特征库,利用数据挖掘和机器学习技术进行故障诊断。
这种方法不依赖于准确的系统模型和参数,能够应对系统的复杂性和实时性要求,因此被广泛应用于卫星导航系统的故障诊断中。
另外,可靠性分析也是卫星导航系统研究中的重要内容。
可靠性分析的目标是评估系统在给定条件下的工作能力和寿命,为系统维护和改进提供支持。
可靠性分析通常包括可靠性建模、可靠性预测和可靠性优化等步骤。
在卫星导航系统中,可靠性建模可以通过系统可用性、故障概率和失效模式分析等方法来描述系统的可靠性。
可靠性预测则是通过分析系统的故障数据和工作环境等因素,预测系统在未来一段时间内的工作能力和故障概率。
最后,可靠性优化是指针对系统的可靠性问题进行改进,提高系统的工作能力和可靠性。
总之,卫星导航系统的故障诊断与可靠性分析是保障该系统高效工作和可靠运行的关键。
准确的故障诊断方法和可靠性分析技术能够及时发现系统故障并解决问题,提高系统的可用性和可靠性。
未来,随着科学技术的不断进步,我们可以期待更加高效和准确的故障诊断方法和可靠性分析技术在卫星导航系统中的应用。
如何进行卫星导航系统测试
如何进行卫星导航系统测试卫星导航系统作为现代科技领域中的重要应用,广泛应用于航天、航海、车辆导航、无人机等领域。
为确保卫星导航系统的性能和可靠性,进行系统测试是必不可少的环节。
本文将探讨如何有效进行卫星导航系统的测试,包括测试的目标、测试流程以及测试方法。
同时还将提及一些常用的测试技术和注意事项。
一、测试目标卫星导航系统的测试目标主要包括以下几个方面:1. 确保导航系统的定位精度:导航系统定位的准确性是系统性能的重要指标之一。
通过测试,可以评估系统在不同场景下的定位精度,并进行性能分析和改进。
2. 验证系统的可用性和可靠性:导航系统在不同环境下的可用性和可靠性是测试的重要目标。
通过模拟不同的环境和故障情况,测试系统的故障恢复能力以及系统的可用性和稳定性。
3. 检测系统的兼容性:导航系统通常需要与其他设备进行配合使用,如车载导航系统需要与车载设备进行连接。
测试过程中,要确保系统与其他设备的兼容性,确保数据传输和通信的正常进行。
4. 评估系统的安全性:卫星导航系统安全性的评估是测试的重要内容。
测试过程中,应关注系统的抗干扰能力、数据传输的安全性以及对系统的攻击和破坏等情况的应对能力。
二、测试流程卫星导航系统的测试流程主要包括以下几个步骤:1. 制定测试计划:在开始测试之前,需要对测试的范围、目标、方法和时间进行详细的规划和制定测试计划。
测试计划应该包括测试的目标、测试的内容、测试的时间安排以及测试所需的资源等方面的信息。
2. 准备测试环境:测试环境的准备是测试流程中的重要一步。
测试环境应该与实际应用环境相匹配,包括室内和室外测试环境。
室内测试环境可以使用仿真设备和软件进行测试,而室外测试环境需要选择适当的场地进行测试。
3. 进行功能测试:功能测试是测试流程中的基础部分。
通过对导航系统的各项功能进行测试,包括定位精度、导航功能、数据传输等方面的测试。
4. 执行性能测试:性能测试是对系统性能进行评估的重要环节。
卫星导航系统运行维护与改善技术研究
卫星导航系统运行维护与改善技术研究导航对现代社会来说已经不再是奢侈品,而是人们生活的一部分。
卫星导航系统(Satellite Navigation System)的诞生和发展为我们提供了高精度、高效率的定位和导航服务。
然而,卫星导航系统在长时间运行过程中也会遇到各种问题,因此运行维护与改善技术的研究变得至关重要。
卫星导航系统的运行维护主要包括以下几个方面。
首先是卫星导航系统的故障排除与维修。
卫星导航系统是由一系列卫星、地面控制站和用户终端组成的复杂系统。
其中卫星的故障可能包括电力供应问题、通信故障以及导航设备故障等。
地面控制站的故障可能包括通信故障、数据处理故障等。
用户终端的故障可能包括硬件故障、软件故障等。
因此,针对不同的故障情况,需要开展相应的故障排除与维修工作。
在维修过程中,需要保证系统的连续运行,以减少对用户的影响。
其次是卫星导航系统的精度改善。
卫星导航系统的精度直接关系到用户定位和导航的准确性。
当前的卫星导航系统在大部分地区已经能够提供较高的定位和导航精度,但仍然存在一些局部地区精度不高的问题。
为了提高系统的精度,可以采取一些改善措施。
例如,可以增加卫星数量、优化卫星轨道设计,改进信号传输和接收技术等。
这些技术的研究和应用将改善系统的整体性能。
第三是卫星导航系统的时效性改善。
卫星导航系统的时效性是指从用户发送请求到接收到导航结果之间的时间间隔。
在没有时效性要求的应用场景下,当前的卫星导航系统已经能够满足用户的需求。
然而,在一些对时效性要求较高的应用场景下,如飞行器导航和交通监控等,时效性的改善成为一个关键的问题。
为了提高系统的时效性,可以研究和应用一些新的数据处理算法、优化卫星轨道设计,以及改进数据传输和接收技术等。
这些技术的应用将使用户能够更快地获取导航结果。
最后是卫星导航系统的安全改善。
由于卫星导航系统广泛应用于军事、航空、航海、交通等关键领域,所以系统的安全性至关重要。
目前,卫星导航系统存在一些安全风险,如伪装、篡改和拒绝服务等。
全球导航卫星系统接收机性能测试方法研究
全球导航卫星系统接收机性能测试方法研究全球导航卫星系统(GNSS)接收机是现代导航信号处理的核心,其性能的好坏是影响导航精度和可靠性的重要因素。
因此,对GNSS接收机性能测试方法的研究具有重要意义。
GNSS接收机性能测试主要包括接收机灵敏度、定位精度、时钟精度、多路径效应和动态性能等指标。
为了准确地测量这些指标,需要使用一定的测试设备和测试方法。
首先是接收机灵敏度测试。
该测试是评估接收机对较低信号水平的灵敏程度。
测试方法通常是使用一台生成可控信号水平的信号发生器向接收机发送逐渐降低的信号强度,直到接收机无法正确接收信号时记录下此时信号强度,该信号强度被称为接收机的最小可观测信号强度。
其次是定位精度测试。
该测试是评估接收机定位精度的能力。
通常使用一组已知坐标的测量点,记录在接收机接收同一组卫星信号的情况下定位结果的误差,即接收机的定位精度。
众所周知,定位精度的准确度与卫星位置和接收机时钟精度密切相关。
因此,第三个测试指标是接收机时钟精度。
该测试是评估接收机测量时间精度的能力。
常用的测试方法是将接收机与具有稳定振荡器的另一时钟进行同步,然后对比两个时钟的时间间隔,该测试方法的精度依赖于时钟的稳定性。
第四个测试指标是多路径效应。
该测试是评估接收机对多路径信号的抑制能力。
常用的测试方法是在接收机接收到一个由多个信号源组成的信号时,通过对比接收到的信号与单个信号源时接收到的信号,来评估接收机对多路径信号的抑制能力。
最后是动态性能测试。
该测试是评估接收机在移动条件下对信号的处理效能,通常使用随机行走、圆周行走和加速度下落等测试方法。
总的来说,为了确定接收机在GNSS系统中的位置和速度,需要对它的性能进行测试和评估。
虽然存在多种不同测试方法,但常见的测试指标包括接收机灵敏度、定位精度、时钟精度、多路径效应和动态性能等。
在实际测试过程中,需要考虑不同测试设备的误差以及测试环境和天气等因素。
只有在熟练掌握测试方法和充分考虑这些因素的基础上,才能准确地评估GNSS接收机的性能,为GNSS应用提供可靠的导航支持。
电力系统中的遥感监测与故障诊断技术研究
电力系统中的遥感监测与故障诊断技术研究遥感监测与故障诊断技术在电力系统中的应用是电力行业的一个重要发展方向。
随着电力系统规模的不断扩大和电网设备的复杂化,传统的人工巡检和诊断方式已经无法满足电网的运行需求。
因此,利用遥感监测与故障诊断技术对电力系统进行检测和分析,具有重要意义和广阔前景。
首先,遥感监测技术可以实现对电网设备的全方位监测和数据采集。
通过利用卫星、无人机等遥感平台,可以获取电网设备的空间数据、图像以及相关参数等信息。
这些数据对于电力系统故障诊断具有重要意义,可以实现对电网环境的全局监测和预警。
借助遥感监测技术,可以对输电线路、变电站、绝缘子、开关设备等进行实时监测,发现异常情况并及时进行预警和处理,避免因故障导致的电力中断和事故发生。
其次,故障诊断技术是遥感监测的重要应用之一。
通过对电力系统的监测数据进行分析和处理,可以准确地识别出潜在的故障点和故障类型。
利用机器学习、人工智能等技术,可以建立故障诊断模型,对电网设备进行智能诊断和预测。
遥感监测与故障诊断技术的应用,可以大大提高电力系统的故障处理效率,降低电力企业的运维成本,提高电网的可靠性和稳定性。
另外,遥感监测与故障诊断技术还可以为电力系统的规划和设计提供重要参考。
通过对电网的遥感监测数据进行分析和处理,可以获取电网设备的空间分布、运行状况以及环境背景等信息,为电力系统的规划和设计提供科学依据。
通过建立电网设备的智能模型,可以对电网进行仿真和优化,提高电网的安全性、经济性和可持续发展能力。
此外,遥感监测与故障诊断技术在电力系统的维护和管理中也扮演着重要角色。
通过对电网设备的遥感监测,可以实现对电力设备的在线监测和状态评估,及时发现设备的潜在问题并采取相应的维护措施,避免设备的故障和损坏。
此外,利用遥感监测技术可以对设备进行远程巡检,减少巡检人员的工作强度,提高巡检效率。
通过综合利用遥感监测和故障诊断技术,可以实现电网设备的智能管理和维护,确保电力系统的安全运行和稳定供电。
中国小卫星全寿命周期故障分布研究
随着卫星技术日新月异的发展,小卫星也得到了越来越多的关注和应用。
小卫星不仅体积小、重量轻、成本低,而且具有灵活性强、响应速度快等特点,被广泛应用于航天科学、军事侦察、地球探测等领域。
然而,由于小卫星在设计和制造过程中存在多种因素可能导致故障,因此小卫星的寿命周期故障分布研究极为重要。
一、小卫星寿命周期小卫星寿命周期可分为四个阶段:1、设计阶段:小卫星设计阶段的主要任务是根据任务要求进行系统的定义、设计和分析,包括卫星总体工程和各子系统的设计及综合设计、成本预算、质量控制等。
2、制造阶段:小卫星制造阶段主要包括卫星零部件的采购、制造、测评及装配等过程,在此过程中需要严格执行各项质量控制标准和生产规范,确保卫星部件的质量和可靠性。
3、运行阶段:小卫星运行阶段主要包括发射、轨道定位和控制、数据采集和传输等等。
在此过程中,需要对卫星进行实时检测和监控,及时发现并处理故障。
4、退役和处理阶段:小卫星的寿命周期最终随着其退役和处理而终止。
在退役和处理阶段,需要将卫星回收,进行数据整理和分析并分类处理,同时规范其废弃物的处置。
二、小卫星故障小卫星的故障原因各不相同,一般可以分为以下几个方面:1、电子元器件故障:电子元器件是小卫星的核心部件之一,其可靠性直接影响到卫星的正常运行和寿命。
因此,电子元器件失效所导致的故障是小卫星寿命周期中最常见的,其原因主要是元器件的工作环境和使用寿命不同,过度加速老化等。
2、软件故障:小卫星软件是控制和操作小卫星的核心,是小卫星的大脑。
所以,小卫星软件的稳定性、安全性和正确性非常重要。
小卫星软件故障主要由程序设计错误、编码错误、数据输入错误、系统不全等多种因素组成。
3、电力系统故障:小卫星的电力系统担负着为卫星所有子系统供电的重要任务。
由于实际工作环境的复杂性,电力系统可能会面对许多故障,包括电源异常、电池充电不足、电压不稳定、输出功率不足等多种故障。
4、机械故障:小卫星机械结构及其部件可能因摩擦、磨损、松动、损坏等原因而导致故障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
态检测。当卫星正常运行时,遥测参数之间符合一定
的逻辑关系,当故障发生时,遥测之间的逻辑关系发
生改变,即进行卫星状态报警。该方法在一定程度上
弥补了原有系统的不足,可以作为原有系统的
补充。
2.2 系统架构设计
卫星故障检测系统由基础支持库、离线 二次开
发模块
处理模块、模型库、在线处理模块、报警模块、
二次开发模块及管理模块等几个部分组成,如
报警
图 3 所示。
模块
(1)基础支持库。基础支持库为系统提
供了基本的输入、输出、运算、建模、显示等
功能,包括了数据源图元、数据宿图元、显示
图元、预处理算法图元、简单数学运算图元及故障检 测算法图元等。数据源图元用于从本地文件、数据库 读取数据或接收网络上的组播数据 ;数据宿图元是将 系统计算结果或原始遥测数据保存到本地文件、数据 库,或通过网络发送到遥测显示计算机 ;显示图元提 供了图表等表示方式,用于显示原始遥测数据或系统 计算结果 ;预处理算法图元提供了平滑、滤波、剔野、 抽样等多种预处理算法,为后续遥测关系建模提供符 合要求的数据 ;简单数学运算图元提供了各种基本的 统计运算、数学公式编辑功能,用于对遥测进行基本 的统计运算,也可供测试 / 监视人员手工建立遥测关 系或模型用于故障检测 ;故障检测算法图元提供了神 经网络、决策树等多种机器学习算法。
关键词 故障检测;阈值;建模;太阳阵
DOI:10.19385/ki.1009-8119.2019.08.010
1 引言
随着我国航天事业的迅速发展,卫星的发展呈现出 以下几个特点 :(1)应用范围广。卫星已经融入日常生 活中,例如,通信、导航、天气预报、环境监测等都离 不开卫星,人们对卫星的依赖度越来越高。(2)造价高 昂。随着技术的进步,卫星功能越来越强,性能指标越 来越高,这就使得卫星的造价也越来越高,每颗少则数 亿元,多则十几亿甚至几十亿元。(3)设计复杂。以上 海航天技术研究院研发的卫星为例,卫星设计越来越复 杂,涉及的元器件数量也越来越多。(4)寿命延长。以 某型号卫星为例,01 批要求 3 年寿命,02 批要求 5 年 寿命,03 批则要求达到 8 年寿命,有的卫星甚至要求 15 年或更长的寿命。
学术论文
卫星故障检测系统研究
黎媛捷 徐敏儿 张国勇 (上海卫星工程研究所,上海 201109)
摘 要 针对目前卫星故障检测系统存在阈值主要依靠设计师根据经验确定、数值范围大以及故障检测滞后等 问题,本文提出了卫星故障检测系统的整体架构思路,阐明了系统的工作原理、系统组成及工作流程, 定义了各模块的功能及接口关系,并基于某型号卫星实际在轨遥测数据进行了试验,证明了该系统对 充分暴露卫星缺陷、提高卫星在轨可靠性具有重要意义。
(2)离线处理模块。基于规则的卫星故障检测的 实现分为两个阶段 :离线处理阶段和在线处理阶段。 由于卫星遥测之间不是互相独立的,而是具有关联性, 离线处理阶段就是利用机器学习算法对历史遥测数据 进行分析,挖掘出遥测之间的关联关系。离线处理模 块为离线遥测分析提供了分析平台,测试 / 监测人员 可以在该平台上利用基础支持库中的数据源、数据预 处理、数学运算或检测算法、数据宿等图元构成离线 训练流程,利用保存在本地或数据库中的正常历史遥 测数据对机器学习算法进行训练,生成遥测关联模型, 供在线处理模块使用。
(3)模型库。在线处理模块生成的遥测关联模型 将保存到模型库中,模型库除了保存关联模型外,还
离线处理模块
预处理算法库
简单数学运算库
故障检测算法库
模
型
数据源库
显示库
数据宿库
库基Βιβλιοθήκη 支持库在线处理模块算法管理
模型管理 管理模块
流程管理
阈值上限
参数变化曲线
异常点
阈值上限
报警点
阈值下限 图1 阈值内的异常
阈值下限
异常点
图2 趋势性异常
为了弥补原有故障检测系统的不足,本文提出的
卫星故障检测系统采用了一种截然不同的思路。该系
统包含多个分系统,各个分系统又由许多模块或部件
组成,它们之间存在着物理或逻辑关联关系,因此该
系统利用了遥测参数之间的逻辑关联性来进行卫星状
卫星的应用越广、功能越强,意味着卫星一旦 发生故障,造成的影响及经济损失也就越大,这就 对卫星的可靠性提出了更高的要求 ;加之对于卫星 寿命指标的要求提高,对卫星可靠性的要求达到了 几 乎 苛 刻 的 程 度。 每 颗 卫 星 都 有 几 千 条 遥 测 参 数,
卫星功能或性能出现异常时,可以在遥测中体现出 来,在地面测试及在轨运行期间,通过地面监测软 件对卫星运行状态进行监视并实现超限报警。目前, 通常预先由设计师根据设计经验确定各遥测的正常 阈值,当遥测超出设定的正常阈值范围时系统报警。 由于这种方法过于依赖设计师经验,且确定的范围 往往过大,不能准确反映卫星的真实工作状况,因 此这种方法可能会出现漏报等情况。该方法难以及 时检测遥测之间相对关系的改变、趋势性变化,导 致故障检测时刻滞后,延误故障处理良机,从而有 可能造成故障恶化。针对现有系统的不足,本文提 出了卫星故障检测系统的整体架构思路,阐明了系 统的工作原理、工作流程,定义了各模块的功能及 接口关系,并基于某型号卫星地面测试数据进行了 试验,试验结果表明,该系统能够较目前的故障检 测系统更早地发现故障,甚至能够发现原有系统无 法发现的趋势性故障,对充分暴露卫星缺陷、提高 在轨卫星可靠性具有重要意义。
54 军民两用技术与产品 Dual Use Technologies & Products
2019 年 08 月 总第 430 期
学术论文
2 卫星故障检测系统
2.1 系统原理 超限报警方法是一种单维遥测报警方法,即把卫 星的每个遥测作为独立变量设定阈值,这种方法对状 态量遥测是适用的;对于连续型变量(如电流、温度等) 的遥测,由于遥测变化范围较大,因此只能设定一个 范围较宽的阈值。当遥测在阈值范围内发生如图 1 所 示的形态异常时,则该方法无法有效识别 ;当遥测发 生图 2 所示的缓慢趋势性异常变化时,该方法也不能 立刻识别 ;只有当遥测超出阈值时,系统才能识别故 障,从而造成故障识别时间滞后。