[发明专利]一种航天器部件寿命的预测方法和装置

说明书

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种航天器部件寿命的预测方法和装置。其中，该方法包括：获取航天器部件的待测数据；其中，所述待测数据包括所述航天器部件的多种参数的数据；对每种参数的待测数据依次进行野值和停机数据的剔除处理，得到处理后的数据；对所述处理后的数据依次进行时域特征的提取、降维处理和归一化处理，得到所述航天器部件的目标特征；利用DBSCAN算法对所述目标特征进行聚类，以识别所述航天器部件的目标退化阶段；将目标特征输入到预先训练好的且与目标退化阶段对应的寿命预测模型中，得到航天器部件的剩余使用寿命。本发明的方案能够有效预测航天器部件的剩余使用寿命。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种航天器部件寿命的预测方法和装置。

背景技术

航天器的运行状态包括健康、亚健康、部分失效、最终完全失效的全过程。如果能够根据航天器的性能状态提前评估其寿命，就能提前制定计划，实现离轨替换，减少轨道资源的浪费。因此，合理预测航天器中航天器部件的剩余使用寿命(Remaining Useful Life，RUL)，及时发现潜在异常隐患，采取相应措施，可有效避免故障发生，进而延长整星的使用寿命。

航天器部件在经历整个运行状态演化过程时，其性能退化过程一般具备缓慢变化的特点。针对此类缓变数据，需要提炼一个合理的评价指标方可正确描述其剩余使用寿命。而航天器作为复杂的闭环控制系统，各部件均具备多个测点，以保证其日常的状态监测可靠性。这造成每个部件的遥测数据均具备高维耦合的特性，以单一参数难以描述整个部件的演化过程，同时也较难提取能够描述其演化过程的异常征兆。

发明内容

为了有效预测航天器部件的剩余使用寿命，本发明实施例提供了一种航天器部件寿命的预测方法和装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种航天器部件寿命的预测方法，包括：

获取航天器部件的待测数据；其中，所述待测数据包括所述航天器部件的多种参数的数据；

对每种参数的待测数据依次进行野值和停机数据的剔除处理，得到处理后的数据；

对所述处理后的数据依次进行时域特征的提取、降维处理和归一化处理，得到所述航天器部件的目标特征；

利用DBSCAN算法对所述目标特征进行聚类，以识别所述航天器部件的目标退化阶段；

将所述目标特征输入到预先训练好的且与所述目标退化阶段对应的寿命预测模型中，得到所述航天器部件的剩余使用寿命；其中，所述寿命预测模型采用的是LSTM网络。

在一种可能的设计中，所述航天器部件包括动量轮、控制力矩陀螺、惯性姿态敏感器和帆板驱动机构中的至少一种；

和/或，

所述参数包括电流参数、温度参数、转速参数、姿态参数、轨道参数、环境参数和指令参数中的至少一种。

在一种可能的设计中，所述对所述处理后的数据依次进行时域特征的提取、降维处理和归一化处理，得到所述航天器部件的目标特征，包括：

对每种参数对应的所述处理后的数据进行滑窗处理，以划分得到当前参数的多个区间；

计算每种参数所有区间内的时域特征值；

对所有参数所有区间内的时域特征值进行降维处理和归一化处理，得到所述航天器部件的目标特征；其中，所述目标特征为一维特征向量，所述目标特征的维度与所述区间的个数相同。

在一种可能的设计中，所述时域特征包括最大值、最小值、平均值、峰峰值、整流平均值、方差、标准差、均方根、方根幅值、峭度、偏度、波形因子、峰值因子、脉冲因子和裕度因子中的至少一种。

在一种可能的设计中，所述降维处理采用主元分析法。