發(fā)布時(shí)間：2020-06-22 03:13

【摘要】：隨著我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展,衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量越來越多。為了保障衛(wèi)星正常運(yùn)行,獲取衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài),需要對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。當(dāng)前,地面監(jiān)視人員主要通過監(jiān)視由專家總結(jié)出的重要遙測(cè)參數(shù)的閾值,來判斷衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài),這種方法存在較多缺點(diǎn),比如系統(tǒng)需要預(yù)先設(shè)置大量閾值、閾值的設(shè)定依賴于專家經(jīng)驗(yàn)、系統(tǒng)可擴(kuò)展性較差,當(dāng)需要監(jiān)視的衛(wèi)星由于性能變化使參數(shù)閾值發(fā)生變化時(shí),需要重新設(shè)定。針對(duì)這些問題,論文以量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星為例,開展基于機(jī)器學(xué)習(xí)的衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài)判別方法研究,使得能夠自動(dòng)判別衛(wèi)星的在軌運(yùn)行狀態(tài),本文的研究內(nèi)容具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。本文的主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、以量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星為例,分析衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)的組成與特性論文調(diào)研了衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)分析的研究現(xiàn)狀,分析了量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)的組成與統(tǒng)計(jì)特性,并對(duì)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的單維遙測(cè)參數(shù)間存在的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析與挖掘。2、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài)判別問題的分析與建模量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生大量遙測(cè)數(shù)據(jù),這些遙測(cè)數(shù)據(jù)能夠反映量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的在軌運(yùn)行狀態(tài),包括衛(wèi)星完成的光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型、光學(xué)實(shí)驗(yàn)是否成功完成以及有效載荷的工作模式等。首先,論文根據(jù)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)與星上光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)為原象,以星上光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型為象建立了表示這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,使得模型能根據(jù)衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)判斷衛(wèi)星完成的光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型。其次,針對(duì)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在星地量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)過程中有星地單向糾纏分發(fā)和星地雙向糾纏分發(fā)兩種工作模式,論文建立了以遙測(cè)數(shù)據(jù)為原象,以有效載荷的兩種工作模式為象的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)理論,量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型的判別模型可以抽象為多元分類問題,載荷工作模式的判別模型可以抽象為二分類問題。論文選擇不同的機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)上述模型進(jìn)行訓(xùn)練。3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集的集成與預(yù)處理,以及基于不同機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài)判別模型進(jìn)行訓(xùn)練與驗(yàn)證針對(duì)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)的特性,設(shè)計(jì)了遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。為了獲取量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間完成的光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型以及有效載荷工作模式,論文對(duì)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的短期科學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃文件進(jìn)行解析并提取相關(guān)內(nèi)容。將衛(wèi)星的遙測(cè)數(shù)據(jù)與光學(xué)實(shí)驗(yàn)類型、有效載荷工作模式數(shù)據(jù),根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)集成,得到用于模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集。論文對(duì)現(xiàn)有的機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行調(diào)研,選取適合論文所建數(shù)學(xué)模型的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,在量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的歷史遙測(cè)數(shù)據(jù)集上對(duì)所建模型進(jìn)行訓(xùn)練與驗(yàn)證,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,論文提出的方法在沒有專家先驗(yàn)知識(shí)的前提下,判別準(zhǔn)確率達(dá)到99%以上,實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較強(qiáng)的可信度。此外,將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)星的地面監(jiān)視工作,可以提高地面監(jiān)視人員的工作效率。本文的提出的方法具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性,可以方便的用于其他衛(wèi)星的監(jiān)視工作中。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V467;TP181
【圖文】：

圖 2.2 枚舉類遙測(cè)參數(shù)散點(diǎn)圖ure 2.2 Scatter plots of Enumerated Telemetry Parameters圖 2.3 浮點(diǎn)型遙測(cè)參數(shù)散點(diǎn)圖

圖 2.3 浮點(diǎn)型遙測(cè)參數(shù)散點(diǎn)圖gure 2.3 Scatter plots Floating-point Telemetry Parameters類遙測(cè)參數(shù)主要反映衛(wèi)星的星上時(shí)間，時(shí)間類參數(shù)通，參數(shù)“星務(wù)時(shí)間”的示意圖如圖 2.5 所示。

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本文編號(hào)：2725097