基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法

本发明涉及空间飞行器技术领域，特别涉及一种基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法。

背景技术：

空间飞行器属于高度定制化的设备，与工业化产品相比，技术成熟度普遍不高。空间飞行器的研制周期不断压缩，而在轨服务时间不断延长。依靠人工进行正向的测试，难以保证测试的完备性，更难以发现隐藏的数据关联关系和隐藏缺陷。同样，随着空间飞行器数量急剧增加，对在轨飞行器的健康状态进行监测，其工作量已经超出人工范围。如果故障不能及时发现、隔离和排除，会造成重大损失。

在现有工程领域，普遍采用正向思路，对空间飞行器进行测试和在轨监测。正向思路依赖于设计和测试人员对任务目标理解、设计细节的掌握、经验的积累，并且需要耗尽大量工作，根据对任务目标理解、设计细节的掌握以及积累的经验，设计测试用例，建立分析知识库，经过长时间的测试执行，才能发现缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法，以解决现有的空间飞行器进行测试和在轨监测耗费大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于事件的空间飞行器数据分析系统，包括：

目标系统，被配置为产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统；

分析软件系统，被配置为将多个所述测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据；

生产测试数据系统，被配置为在空间飞行器的生产测试环节，根据所述测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储所述事件关系记录表；

分析软件系统，还被配置为定时循环扫描所述运行状态数据，并将所述运行状态数据分别与多个所述事件类型进行匹配，并生成运行事件关系数据；

运行服务及回归测试数据系统，被配置为在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表。

可选的，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，所述生产测试数据系统包括可视化软件模块、地面专家干预模块及数据库模块，其中：

所述可视化软件模块，被配置为为用户提供所述事件关系记录表的可视化界面；

所述地面专家干预模块，被配置为将所述测试事件关系数据中的故障记录进行干预处理以解除故障，形成地面干预信息；

所述数据库模块，被配置为存储所述事件关系记录表及所述地面干预信息。

可选的，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，所述运行服务及回归测试数据系统包括监视预警软件模块、预警信息模块及飞行专家干预模块，其中：

所述监视预警软件模块，被配置为根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成所述事件触发列表；

所述预警信息模块，被配置为若所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表中的故障记录相匹配，则生成预警信息；

所述飞行专家干预模块，被配置为对与所述事件关系记录表中的故障记录相匹配的所述运行事件关系数据进行干预处理以解除故障，形成飞行干预信息；

所述预警信息模块将所述预警信息及所述飞行干预信息提供至所述数据库模块。

可选的，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，所述某个所述事件触发列表中，若多个所述运行事件关系数据在一次扫描中同时被捕获，则该多个所述运行事件关系数据在该事件触发列表中相匹配；

若在多个所述事件触发列表中相匹配，则将该多个运行事件关系数据记录为关联事件。

可选的，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，太阳敏感器电流和飞轮转速所对应的所述运行事件关系数据为所述关联事件。

本发明还提供一种基于事件的空间飞行器数据分析方法，包括：

目标系统产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统；

分析软件系统将多个所述测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据；

生产测试数据系统在空间飞行器的生产测试环节，根据所述测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储所述事件关系记录表；

分析软件系统还定时循环扫描所述运行状态数据，并将所述运行状态数据分别与多个所述事件类型进行匹配，并生成所述运行事件关系数据；

运行服务及回归测试数据系统在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表。

在本发明提供的基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法中，通过目标系统产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统，分析软件系统将多个测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据，生产测试数据系统在空间飞行器的生产测试环节，根据测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储事件关系记录表，分析软件系统还定时循环扫描运行状态数据，并将运行状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成运行事件关系数据，运行服务及回归测试数据系统在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据运行事件关系数据与事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表，实现了将数据的变化细分为不同类型的事件，统计分析事件之间的关联关系，将分析结果直接呈现给测试和监测人员，能够帮助测试和监测人员快速判断系统健康状态，发现数据之间的关联关系，并将数据分析结果和人工干预结果自动建立数据库。在运行服务阶段，自动比对实时分析结果和地面数据库，自动识别系统亚健康和故障，帮助尽早识别飞行器的异常变化，在系统异变演化为故障之前，提前做出处置。

附图说明

图1是本发明一实施例基于事件的空间飞行器数据分析系统示意图；

图2是本发明一实施例基于事件的空间飞行器数据分析方法状态数据与事件类型匹配示意图；

图3是本发明一实施例基于事件的空间飞行器数据分析方法生成事件关系记录表示意图；

图4是本发明一实施例基于事件的空间飞行器数据分析方法生成事件触发列表示意图；

图5是本发明一实施例基于事件的空间飞行器数据分析方法生成事件触发列表示意图；

图中所示：10-目标系统；20-分析软件系统；30-生产测试数据系统；31-可视化软件模块；32-地面专家干预模块；33-数据库模块；40-运行服务及回归测试数据系统；41-监视预警软件模块；42-预警信息模块；43-飞行专家干预模块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

本发明的核心思想在于提供一种基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法，以解决现有的空间飞行器进行测试和在轨监测耗费大的问题。

为实现上述思想，本发明提供了一种基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法，包括：目标系统，被配置为产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统；分析软件系统，被配置为将多个所述测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据；生产测试数据系统，被配置为在空间飞行器的生产测试环节，根据所述测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储所述事件关系记录表；分析软件系统，还被配置为定时循环扫描所述运行状态数据，并将所述运行状态数据分别与多个所述事件类型进行匹配，并生成运行事件关系数据；运行服务及回归测试数据系统，被配置为在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表。

本实施例提供一种基于事件的空间飞行器数据分析系统，如图1所示，包括：目标系统10，被配置为产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统20；分析软件系统20，被配置为将多个所述测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据；生产测试数据系统30，被配置为在空间飞行器的生产测试环节，根据所述测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储所述事件关系记录表；分析软件系统20，还被配置为定时循环扫描所述运行状态数据，并将所述运行状态数据分别与多个所述事件类型进行匹配，并生成运行事件关系数据；运行服务及回归测试数据系统40，被配置为在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表。

具体的，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，所述生产测试数据系统30包括可视化软件模块31、地面专家干预模块32及数据库模块33，其中：所述可视化软件模块31，被配置为为用户提供所述事件关系记录表的可视化界面；所述地面专家干预模块32，被配置为将所述测试事件关系数据中的故障记录进行干预处理以解除故障，形成地面干预信息；所述数据库模块33，被配置为存储所述事件关系记录表及所述地面干预信息。

进一步的，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，所述运行服务及回归测试数据系统40包括监视预警软件模块41、预警信息模块42及飞行专家干预模块43，其中：所述监视预警软件模块41，被配置为根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成所述事件触发列表；所述预警信息模块42，被配置为若所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表中的故障记录相匹配，则生成预警信息；所述飞行专家干预模块43，被配置为对与所述事件关系记录表中的故障记录相匹配的所述运行事件关系数据进行干预处理以解除故障，形成飞行干预信息；所述预警信息模块42将所述预警信息及所述飞行干预信息提供至所述数据库模块33。

另外，在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，所述某个所述事件触发列表中，若多个所述运行事件关系数据在一次扫描中同时被捕获，则该多个所述运行事件关系数据在该事件触发列表中相匹配；若在多个所述事件触发列表中相匹配，则将该多个运行事件关系数据记录为关联事件。在所述的基于事件的空间飞行器数据分析系统中，太阳敏感器电流和飞轮转速所对应的所述运行事件关系数据为所述关联事件。

本实施例还提供一种基于事件的空间飞行器数据分析方法，包括：目标系统10产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统20；分析软件系统20将多个所述测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据；生产测试数据系统30在空间飞行器的生产测试环节，根据所述测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储所述事件关系记录表；分析软件系统20还定时循环扫描所述运行状态数据，并将所述运行状态数据分别与多个所述事件类型进行匹配，并生成所述运行事件关系数据；运行服务及回归测试数据系统40在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据所述运行事件关系数据与所述事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表。

在本发明提供的基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法中，通过目标系统10产生测试状态数据和运行状态数据，并提供至分析软件系统20，分析软件系统20将多个测试状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成测试事件关系数据，生产测试数据系统30在空间飞行器的生产测试环节，根据测试事件关系数据生成事件关系记录表，并存储事件关系记录表，分析软件系统20还定时循环扫描运行状态数据，并将运行状态数据分别与多个事件类型进行匹配，并生成运行事件关系数据，运行服务及回归测试数据系统40在空间飞行器的运行服务及回归测试环节，根据运行事件关系数据与事件关系记录表进行比较，生成事件触发列表，实现了将数据的变化细分为不同类型的事件，统计分析事件之间的关联关系，将分析结果直接呈现给测试和监测人员，能够帮助测试和监测人员快速判断系统健康状态，发现数据之间的关联关系，并将数据分析结果和人工干预结果自动建立数据库。在运行服务阶段，自动比对实时分析结果和地面数据库，自动识别系统亚健康和故障，帮助尽早识别飞行器的异常变化，在系统异变演化为故障之前，提前做出处置。

本发明对空间飞行器数据的自动化分析，可以在地面软件中实现，也可以嵌入到飞行器软件中，可广泛用于软件、硬件以及系统的测试和状态自主监控。在生产测试阶段，目标系统10产生状态数据，分析软件系统20分析事件关系，可视化软件模块31展示事件关系，地面专家干预模块32进行干预后，将事件关系和专家干预信息存储数据库模块33。在运行服务阶段，目标系统10产生状态数据，分析软件系统20分析事件关系，监视预警软件模块41，自动将分析结果与数据库模块33存储的数据进行智能匹配，如果匹配到记录，则输出预警信息。预警信息经过飞行专家模块干预后，更新数据库模块33记录。

如图2所示，分析软件系统20首先定义出数据类型，a，b……x，将数据1,2，n和数据类型进行交叉，形成全事件的全集。事件类型定义根据目标系统10的特点来定制，例如是数据的递增，递减，变大，变小，平均值波动等都可以被定义为事件。每个数据(例如电流、电压、飞行速度、部件温度等)可以只关联部分事件类型，减小分析的运算量和存储量；

如图3所示，分析软件系统20将事件的全集分别列为事件关系记录表的横坐标和纵坐标，形成一个上三角的矩阵记录表，一共需要(n-1)*(n-1)/2个存储单元，将记录表初始化为全0，分析软件系统20对循环定期扫描所有数据，每扫描一次，生成一次事件触发列表；以每一个事件为横坐标进行遍历，再以每个事件坐标作为纵坐标进行遍历，将事件关系记录表的对应位置计数加1。

例如在第一次扫描中，如图4所示，生成以下事件触发列表：事件1a，事件2a，事件nx；例如在第二次扫描中，如图5所示，生成以下事件触发列表：事件1a，事件2x，事件nx。

可视化软件模块31实时将事件关系记录表显示到人机界面上，设计和测试专家经过判断后，对显示的数据进行异常标记，事件关系记录表和异常标记都被存入数据库模块33中。

监视预警软件模块41将分析软件系统20得到的记录，与数据库模块33中的历史记录进行智能匹配，匹配到异常记录后，输出预警信息，预警信息后，经过专家干预后，更新数据库模块33。

本发明可以快速发掘空间飞行器系统状态隐含的相关关系，例如太阳敏感器电流和飞轮转速的关系一般是不被关注的，在特定条件下，这二者会产生相关关系，有利于对空间飞行器系统的故障分析和定位。事件选取根据飞行器的特点选择，例如飞轮转速、太阳敏感器电流、电源控制器充电电流等。

通过生产测试数据系统30的数据积累，得到运行服务及回归测试数据系统40各个状态的相关关系。理论上，这种相关关系在运行服务及回归测试数据系统40中会继续保持，不会增加会减少。通过将运行服务及回归测试数据系统40的数据积累，将两种相关关系进行比对，如果发生差异，则可能是运行服务及回归测试数据系统40存在隐患未在生产测试环节发现、运行环境差异导致、运行故障导致，有利于完善生产测试环节的测试改进、故障自动检测。

综上，上述实施例对基于事件的空间飞行器数据分析系统及方法的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。