专利名称：一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法
技术领域：
本发明涉及一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，属于航天故障诊断技术领域。
背景技术：
红外地球敏感器，作为卫星控制系统的一种敏感器，主要借助于光学手段获取卫星相对于地球的姿态信息，经处理输出承载此信息的信号，它是卫星捕获地球及对地定向的必要手段。目前，AOCC得到的红外地球敏感器的可测信息主要有电源状态遥测、探测器温度遥测、EP状态以及滚动和俯仰角度等信号。若要实现故障定位，要求各测点能充分体现故障变化，通过测点的不同表现形式实现故障诊断。但从故障诊断的角度对地球敏感器测点进行分析可知目前地球敏感器的测点配置情况存在一些问题，即地球敏感器测点配置的极少，而且在众多的故障中，电源状态遥测和探测器温度遥测只体现了非常少的故障，这对于故障诊断来说极为不利，很难实现故障定位。目前，在红外地球敏感器研制中测点配置主要依靠设计人员的经验，以故障诊断为目的的考虑较少，即使有也只是针对特定的关重故障给出相应的测点，尚缺乏以可诊断性为目标的测点优化配置的相关理论与方法指导。

发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，保证在满足资源约束的情况下检测和分离尽可能多的故障，为卫星控制系统的可诊断性设计提供依据。本发明的技术解决方案是一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，步骤如下(I)对红外地球敏感器进行功能模块划分，并根据各功能模块输入与输出的连接关系和状态信息流向，建立红外地球敏感器功能模块的关联关系图；(2)针对红外地球敏感器在轨和测试阶段发生的各种故障，对红外地球敏感器进行故障模式影响分析，确定红外地球敏感器故障模式集合F= (FijF2,…Fj，m为故障模式个数；(3)在步骤(I)建立的各功能模块关联关系图的基础上，标识出各功能模块故障的影响关系，得到红外地球敏感器的多信号流图，基于多信号流图并依据故障到状态信息的可达性建立红外地球敏感器的故障与状态信息相关矩阵，将多信息流图和关联矩阵统称为相关性模型；(4)基于步骤(3)建立的故障与状态信息相关矩阵，获得使所有故障都具有可检测性的最优测点集合；(5)基于步骤(3)建立的故障与状态信息相关矩阵，获得使所有故障都具有可分离性的最优测点集合。所述步骤(3)中基于多信号流图并依据故障到状态信息的可达性建立红外地球敏感器的故障与状态信息相关矩阵的方法为(I)定义故障与状态信息相关矩阵
权利要求
1.一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，其特征在于步骤如下 (1)对红外地球敏感器进行功能模块划分，并根据各功能模块输入与输出的连接关系和状态信息流向，建立红外地球敏感器功能模块的关联关系图； (2)针对红外地球敏感器在轨和测试阶段发生的各种故障，对红外地球敏感器进行故障模式影响分析，确定红外地球敏感器故障模式集合F = (F1, F2,…FJ，m为故障模式个数； (3)在步骤(I)建立的各功能模块关联关系图的基础上，标识出各功能模块故障的影响关系，得到红外地球敏感器的多信号流图，基于多信号流图并依据故障到状态信息的可达性建立红外地球敏感器的故障与状态信息相关矩阵，将多信息流图和关联矩阵统称为相关性模型；、 (4)基于步骤(3)建立的故障与状态信息相关矩阵，获得使所有故障都具有可检测性的最优测点集合； (5)基于步骤(3)建立的故障与状态信息相关矩阵，获得使所有故障都具有可分离性的最优测点集合。
2.根据权利要求I所述的一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，其特征在于所述步骤(3)中基于多信号流图并依据故障到状态信息的可达性建立红外地球敏感器的故障与状态信息相关矩阵的方法为 (1)定义故障与状态信息相关矩阵
3.根据权利要求2所述的一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，其特征在于所述步骤(4)中获得使所有故障都具有可检测性的最优测点集合的方法为 (1)对于故障与状态信息相关矩阵，计算每个状态所在列中非O元素的个数，并依据递减方式对所有状态进行排序； (2)将排在最前面的状态加入最优测点集合，并删除该状态对应列中非O元素所在的行； (3)重复步骤⑴_(2)，直到删除所有行为止。
4.根据权利要求2所述的一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，其特征在于所述步骤(5)中获得使所有故障都具有可分离性的最优测点集合的方法为 (I)对于故障与状态信息相关矩阵，若存在状态sp，其对应列中只有一个非零元素，则将该状态Sp加入最优测点集中，同时删除非零元素对应的行，否则执行步骤(2); (2)计算每个状态信息的故障分离权值Wfi，计算公式为
5.根据权利要求4所述的一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，其特征在于所述步骤(4)的矩阵分割方法为(1)根据选择的状态Sp对当前矩阵D*进行初等变换，u为当前矩阵D*的行对状态Sj对应的列向量中(Iij进行筛选，i = 1,2, ".,u,将(Iij = I的行前移,使得当i=l,2, -',N1j 时，(Iij = I ;当/=M时，dij = O，其中M =hj为 Sj 所对应元素(Iij = I 的个数，
全文摘要
本发明公开了一种基于相关性模型的红外地球敏感器测点优化配置方法，首先建立红外地球敏感器功能模块的关联关系图，然后针对红外地球敏感器在轨和测试阶段发生的各种故障，确定红外地球敏感器故障模式集合，在各功能模块关联关系图的基础上，得到红外地球敏感器的多信号流图，并基于多信号流图建立红外地球敏感器的故障与状态信息相关矩阵，基于建立的故障与状态信息相关矩阵，获得使所有故障都具有可检测性的最优测点集合和使所有故障都具有可分离性的最优测点集合。本发明保证在满足资源约束的情况下检测和分离尽可能多的故障，为卫星控制系统的可诊断性设计提供依据。
文档编号G01C21/24GK102735238SQ20121020897
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者何英姿, 刘成瑞, 刘文静, 刘新彦, 王南华, 邢琰 申请人:北京控制工程研究所