本發(fā)明屬于衛(wèi)星異常檢測，具體涉及一種基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星異常檢測是航空航天工作中的關(guān)鍵技術(shù)，通過對衛(wèi)星進(jìn)行實時監(jiān)測，以實現(xiàn)異常的提前檢測與預(yù)警，確保能夠盡早發(fā)現(xiàn)和處理可能的故障從而減少異常所造成的損失。隨著衛(wèi)星數(shù)量的大幅增加、衛(wèi)星系統(tǒng)的復(fù)雜性提高以及衛(wèi)星任務(wù)的多樣性，衛(wèi)星異常檢測已成為航空航天工程最為關(guān)鍵的任務(wù)之一，因此，發(fā)展更先進(jìn)的檢測技術(shù)變得尤為重要。航天器性能和健康監(jiān)測對于保證航天器的可靠性、安全性和可用性以及確保其正常工作至關(guān)重要。由于在軌修復(fù)空間系統(tǒng)具有挑戰(zhàn)性，健康監(jiān)測和早期異常檢測方法對于空間任務(wù)的成功至關(guān)重要。

2、當(dāng)前的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測大多依賴單一數(shù)據(jù)源，如來自衛(wèi)星的遙測數(shù)據(jù)或少量的外部傳感器數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常包括衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道參數(shù)、電池電量、溫度等基礎(chǔ)信息。然而，這種單一數(shù)據(jù)源的方式存在諸多局限性。例如，衛(wèi)星在軌道上可能會遭遇微小的流星體碰撞、太陽風(fēng)暴影響或其他空間環(huán)境變化，而這些事件可能不會直接體現(xiàn)在遙測數(shù)據(jù)中。因此，這種監(jiān)測方法往往難以察覺一些潛在的、逐步積累的異常狀態(tài)。舉例來說，某些衛(wèi)星在長時間暴露于強(qiáng)輻射環(huán)境中后，其電子元器件可能會逐漸退化，單純依靠遙測數(shù)據(jù)可能無法及時發(fā)現(xiàn)這種退化，從而導(dǎo)致衛(wèi)星在發(fā)生嚴(yán)重故障前未能提前預(yù)警。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，衛(wèi)星異常狀態(tài)的識別通常依賴于連續(xù)多次的數(shù)據(jù)采集和分析，這意味著異常狀態(tài)的識別具有一定的滯后性。舉例來說，如果衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，現(xiàn)有方法可能需要幾次遙測數(shù)據(jù)的比較和分析才能確認(rèn)這一異常。然而，在這段滯后期間，姿態(tài)控制系統(tǒng)可能已經(jīng)導(dǎo)致衛(wèi)星偏離預(yù)定軌道或朝向，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的后果。這樣的滯后性在關(guān)鍵任務(wù)中尤為致命，例如在高分辨率地球觀測任務(wù)中，姿態(tài)控制的微小偏差可能導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，直接影響任務(wù)的成功率。此外，異常狀態(tài)的滯后識別可能導(dǎo)致在問題積累到不可逆的程度時才被發(fā)現(xiàn)，使得后續(xù)的補(bǔ)救措施更加復(fù)雜和昂貴。

4、衛(wèi)星在執(zhí)行地面發(fā)送的指令時，往往面臨一個問題：這些指令在發(fā)送前缺乏充分的仿真和驗證，這使得指令在執(zhí)行過程中可能產(chǎn)生不可預(yù)測的偏差。例如，地面控制人員可能會發(fā)送一個軌道調(diào)整指令，而由于沒有進(jìn)行足夠的仿真測試，該指令可能在實際執(zhí)行時產(chǎn)生了比預(yù)期更大的推力，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離目標(biāo)軌道。更糟糕的是，缺乏有效的仿真驗證意味著這種偏差很難被記錄或分析，進(jìn)一步加大了后續(xù)指令的風(fēng)險累積。舉一個具體的例子，當(dāng)?shù)孛姘l(fā)送一系列姿態(tài)調(diào)整指令以確保衛(wèi)星對準(zhǔn)地面目標(biāo)時，若這些指令沒有經(jīng)過嚴(yán)格的仿真驗證，可能會導(dǎo)致衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)整幅度超出預(yù)期范圍，影響任務(wù)的成功率。這種誤差記錄的不準(zhǔn)確性，不僅削弱了對衛(wèi)星狀態(tài)的掌握，還可能導(dǎo)致未來類似操作的風(fēng)險加大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

2、一種基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法包括：

3、s100，在衛(wèi)星發(fā)射前，建立與每個衛(wèi)星一致的孿生節(jié)點，并將其組成孿生系統(tǒng)；為所述孿生節(jié)點復(fù)制與對應(yīng)衛(wèi)星相同的第一指令以使每個孿生節(jié)點執(zhí)行所述第一指令，得到所述孿生系統(tǒng)的第一狀態(tài)；

4、s200，在衛(wèi)星發(fā)射后，將地面站向每個衛(wèi)星發(fā)射的第二指令同步發(fā)送至所述孿生系統(tǒng)，以使所述孿生系統(tǒng)按照對應(yīng)第二指令完成操作，得到所述孿生系統(tǒng)的第二狀態(tài)；

5、s300，將所述孿生系統(tǒng)的第一狀態(tài)與衛(wèi)星發(fā)射前執(zhí)行所述第一指令的狀態(tài)進(jìn)行比較，以及將所述孿生系統(tǒng)的第二狀態(tài)與衛(wèi)星發(fā)射后執(zhí)行所述第二指令的狀態(tài)進(jìn)行比較，得到每個衛(wèi)星的評估結(jié)果；

6、s400，若衛(wèi)星的評估結(jié)果為異常，則觸發(fā)自動數(shù)據(jù)回溯和故障排查機(jī)制，以追查衛(wèi)星異常的原因，并根據(jù)衛(wèi)星異常的原因制定出最佳應(yīng)急措施；

7、s500，將每個衛(wèi)星的評估結(jié)果以及所述最佳應(yīng)急措施反饋至所述孿生系統(tǒng)，并定期對孿生系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和升級，使所述孿生系統(tǒng)始終保持與衛(wèi)星一致的狀態(tài)。

8、有益效果：

9、本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，針對現(xiàn)有技術(shù)依賴單一數(shù)據(jù)源，導(dǎo)致無法全面反映衛(wèi)星的真實狀態(tài)的問題。本發(fā)明通過建立與衛(wèi)星相同的孿生系統(tǒng)，將衛(wèi)星的實際運(yùn)行狀態(tài)與孿生節(jié)點的狀態(tài)可以實時對比，從而更全面地監(jiān)測衛(wèi)星的表現(xiàn)，實現(xiàn)了多元數(shù)據(jù)源的整合，有效提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。其次，針對傳統(tǒng)方法對異常狀態(tài)的識別反應(yīng)滯后，難以及時處理潛在風(fēng)險的問題，本發(fā)明通過實時監(jiān)測實際衛(wèi)星與孿生節(jié)點之間的狀態(tài)差異，一旦狀態(tài)差異超過閾值，衛(wèi)星系統(tǒng)會立即啟動異常檢測機(jī)制，迅速識別并分析異常原因。這種快速響應(yīng)能力大大增強(qiáng)了對潛在風(fēng)險的處理效率，降低了衛(wèi)星運(yùn)行中的風(fēng)險。此外，針對現(xiàn)有技術(shù)缺乏有效的指令復(fù)制和仿真驗證機(jī)制，導(dǎo)致誤差記錄不準(zhǔn)確的問題，本發(fā)明擁有有效的指令復(fù)制與仿真驗證機(jī)制。本發(fā)明通過在發(fā)射前后實時復(fù)制指令到孿生系統(tǒng)，確保每條指令的執(zhí)行都能得到準(zhǔn)確的仿真反饋，這種機(jī)制不僅提升了指令執(zhí)行的準(zhǔn)確性，還為誤差記錄提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，使得后續(xù)分析更為精準(zhǔn)。

10、以下將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s100包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s200包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s300包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s400包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s410包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s420包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，所述操作記錄包括：姿態(tài)控制、軌道調(diào)整和通信狀態(tài)；所述故障原因包括某個指令反復(fù)導(dǎo)致姿態(tài)控制出現(xiàn)偏差和在預(yù)定溫度下工作時多次出現(xiàn)相似的姿態(tài)偏差。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s430包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，其特征在于，s500包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)孿生的衛(wèi)星異常檢測控制方法，通過建立與衛(wèi)星相同的孿生系統(tǒng)，將衛(wèi)星的實際運(yùn)行狀態(tài)與孿生節(jié)點的狀態(tài)實時對比，從而更全面地監(jiān)測衛(wèi)星的表現(xiàn)，實現(xiàn)了多元數(shù)據(jù)源的整合，有效提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。其次，本發(fā)明通過實時監(jiān)測實際衛(wèi)星與孿生節(jié)點之間的狀態(tài)差異，一旦狀態(tài)差異超過閾值，衛(wèi)星系統(tǒng)會立即啟動異常檢測機(jī)制，迅速識別并分析異常原因，增強(qiáng)了對潛在風(fēng)險的處理效率，降低了衛(wèi)星運(yùn)行中的風(fēng)險。此外，本發(fā)明通過在發(fā)射前后實時復(fù)制指令到孿生系統(tǒng)，確保每條指令的執(zhí)行都能得到準(zhǔn)確的仿真反饋，不僅提升了指令執(zhí)行的準(zhǔn)確性，還為誤差記錄提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，使得后續(xù)分析更為精準(zhǔn)。

技術(shù)研發(fā)人員：趙興文,曹進(jìn),程利甫,尤偉,張菡,石競捷,呂元哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23