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数据驱动的航天器异常检测工具对未来中国空间站管理的启示

2021-04-28李瑞雪张泽旭

载人航天 2021年2期

李瑞雪,张泽旭

(哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心, 哈尔滨150001)

1 引言

航天器健康状态监测/异常检测软件的目标是通过对遥测数据的判读,及时发现航天器可能存在的异常。 提升异常的识别率对保障航天器在轨正常运行具有重要意义。

随着航天器功能复杂化以及类型多样化,需监测的遥测数据维度呈膨胀式增长。 中国工程上一直采用传统的人工数据判读、阈值自动判读以及专家经验的手段进行遥测数据异常检测。这些方法简单且容易实施,可有效地检测部分预设异常,但也存在技术问题:①存在大量异常,其症状并不能通过简单的监测数据上下限来进行检测,换言之,很多类型的异常发生时并不会引起变量超过阈值;②预设大量变量的阈值,人力成本高,并且考虑不同的工作状态来调整阈值是非常费时费力的;③一旦阈值设置不合理,不仅不能有效检测异常,还会引起大量虚假警报,导致工作人员忽视真正的异常事件;④阈值设定的可扩展性差,监测不同航天器,阈值就需要重新人工设定,不具备普遍适应性。 传统的航天器异常检测方式已经不能满足当前航天技术发展需求。

随着天宫二号实验室于2019 年7 月19 日受控离轨,中国空间站工程全面展开,正式迈进空间站时代。 空间站结构复杂,状态特征参数类型多,在轨运行时间长。 中国空间站未来一个舱段就有3 万多个参数,整体参数可达10 万个,设计寿命10 年,这对数据驱动的航天器状态监测提出了更迫切的需求。……

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