中国空间科学技术 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (1): 46-58.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0005
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沈英龙1,蔡君亮2,林佳伟2,杨帆1,3,*
SHEN Yinglong1,CAI Junliang2,LIN Jiawei2,YANG Fan 1,3,*
摘要: 卫星传统故障诊断方法及现有的数据驱动诊断方法都存在无法找出异于已知故障类型的未知故障的问题,可靠性与安全性较低。针对上述问题,提出基于卫星数字孪生体和多种机器学习模型的故障诊断与未知故障检测方法。首先,通过卫星数字孪生产生覆盖各种类型故障的仿真数据,并利用XGBoost分类模型和卫星真实故障样本验证了数字孪生数据的高仿真性,实现了已知故障类型的诊断。在此基础上,考虑到现有诊断方法无法精准识别未知类型故障的发生,提出一种分布外检测模型Con-DAGMM,通过正常数据和已知类型故障数据训练模型,实现了对未知故障的及时预警。利用数字孪生数据与在轨卫星真实故障数据进行实验,实验结果表明,所提方法故障诊断精度高,在测试数据上的平均准确率达到98.8%,且Con-DAGMM实现了高性能的未知故障检测,在精准率、召回率和F1分数上优于Deep-SVDD等对比方法。结果表明,卫星数字孪生可以克服卫星历史数据中故障样本稀缺的问题,且分布外检测的思路能成功应用于卫星未知故障的预警,提高了在轨卫星的安全性与可靠性。