应用层次分析法的航天器健康评估方法

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1、V01．23No．2航天器工程第23卷第2期!!：篁呈垒篁三篁垦垒!!曼!堑!塑兰兰垦!些皇!!!!篁!旦应用层次分析法的航天器健康评估方法冯文婧潘宇倩白东炜郭嘉张弓(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要采用层次分析法，实现各故障模式对航天器系统、分系统、单机设备影响权重的量化和分析，并提出航天器健康评估体系分级构建思想；结合航天器遥测数据特性对故障预测技术和健康评估方法进行了研究，设计了新陈代谢GM(1，1)等动态预测模型，给出了故障模式预测仿真结果。研究结果可为航天器在轨任务规划

2、、故障处理维护等提供借鉴。关键词航天器；健康评估；层次分析法；GM(1，1)预测模型；故障模式中图分类号：TP277文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．02．003ApplicationofAnalyticalHierarchyProcessinSpacecraftHealthEvaluationFENGWenjingPANYuqianBAIDongweiGUOJiaZHANGGong(BeijingInstituteofSpacecraftSyst

3、emEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Themainfactorsaffectingspacecrafthealthstatusofsystem，sub—systemandequip—mentareanalyzedbyusingAHP(analyticalhierarchyprocess)inthispaper．Thus，athoughtofconstructinghealthevaluationsystemisproposed．Predictio

4、nalgorithmandhealthevaluationmethodsarealsostudiedbasedonthecharacteristicsoftelemetryparameters．AnimprovedGM(1，1)modelisbuiltandthedynamicprognosticsimulationresultsaregiven．Theresearchcouldsupportspacecrafton—orbitassignmentandfailureprocessing．Key

5、words：spacecraft；healthevaluation；AHP；GM(1，1)prognosticmodel；failuremode1引言高可靠自主稳定运行是航天技术的综合体现，未来的卫星系统单星功能将日趋复杂、多星组网星座系统将陆续出现，卫星若发生影响系统服务的故障，不及时处理可能导致系统服务、可用性变差，甚至无法使用，带来巨大的经济损失。航天器健康评估技术是保证航天器在轨可靠稳定运行的关键技术之一，为航天器在轨任务规划、故障处理维护等提供决策支持，对有效提高航天器系统生存能力具有

6、非常重要的意义。健康评估主要是对各种手段获取的监测数据、历史数据等进行综合分析，利用各种预测诊断算法挖掘这些数据所反映的设备健康状态信息及其变化趋势，推测出存在的或可能发生的故障模式，在此基础上，依据评估算法对设备的健康状况进行评估，对不合格设备给出不合格原因及操作建议，为系统任务规划提供依据。目前，各国在健康评估方法和应用方面开展了大量的研究。美国自1970年以来对健康状态评估的研究已经取得了较大的进展，其研究成果已经得收稿日期：2013—08—16；修回日期：2013—12—27作者简介：冯

7、文婧，女，硕士研究生。从事航天器总体设计研究工作。Email：fengjin96699@163．COITI。第2期冯文婧等：应用层次分析法的航天器健康评估方法13到了广泛的应用‘1。“。如故障预测与健康管理(PrognosticsandHealthManagement，PHM)理论，成功地应用在美、英等国军方合作开发的联合攻击战斗机(JSF)项目中，在采用PHM技术之后的JSF飞机，保障设备减少50％，维护人员减少20％～40％，架次生成率提高25％。在航天领域，也提出了航天器综合健康管理(In

8、tegratedVehicleHealthMan—agement，IVHM)的概念等[5_8]。其中评估设备的健康状态是上述系统的重要内容之一。故障模式是判断航天器健康状态的手段之一，本文首先概述了几类航天器故障模式动态预测技术，分析比较了各类预测算法的特点及适用性，介绍了故障模式对航天器各级影响因子权重的量化分析过程，提出了采用层次分析法建立航天器分级健康评估体系的思路，最后给出了故障模式动态预测结果的仿真试验。2预测技术及健康评估方法2．1遥测数据的获取及其特性分析卫星下传的遥测数据是了解卫