(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211037186.9 (22)申请日 2022.08.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115118333 A (43)申请公布日 2022.09.27 (73)专利权人 成都戎星科技有限公司 地址 610000 四川省成 都市高新区科园二 路10号2栋2单 元9层2号 (72)发明人 张海堂　姚慰　汪峰　杜健　龚珊　 周康燕　曾理　周宇　 (74)专利代理 机构 四川省成 都市天策商标专利 事务所(有限合 伙) 51213 专利代理师 胡慧东 (51)Int.Cl. H04B 7/185(2006.01)G01D 21/02(2006.01) (56)对比文件 CN 112034340 A,2020.12.04 CN 111553055 A,2020.08.18 CN 111581782 A,2020.08.25 US 2003162539 A1,20 03.08.28 CN 110838864 A,2020.02.25 US 2020007224 A1,2020.01.02 路宽.“卫星地面站接收故障诊断系统的设 计与实现 ”. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据 库》 .2013,全 文. 审查员 陈芝垚 (54)发明名称 一种卫星地面站的天线健康管理系统及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种卫星地面站的天线健康 管理系统及方法， 涉及卫星信号接收技术领域。 该系统包括天线状态采集模块、 天线健康监测模 块、 天线健康评估模块、 数据管理模块和天线健 康状态显示模块； 天线状态采集模块实现对天线 健康状态 监测参数的采集功能； 天线健康监测模 块实现对天线各部件的采集数据和故障信息进 行实时显示及性能检测； 天线健康评估模块用于 评估天线的健康性能； 数据管 理模块完成对天线 及传感器设备数据的存储、 查询和统计功能； 天 线健康状态显示模块通过人机交互方式对天线 状态采集模块采集的参数以及天线健康评估结 果进行查询检索并展示。 该系统可以降低运维人 员人工监视的工作量、 缩短监测周期、 提高监测 数据的时效性和准确性。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115118333 B 2022.11.29 CN 115118333 B 1.一种卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 包括天线状态采集模块、 天线健 康监测模块、 天线健康评估模块、 数据管理模块和天线健康状态显示模块； 所述天线状态采 集模块实现对天线健康状态监测参数的采集功能； 所述 天线健康监测模块实现对天线 各部 件的采集数据和故障信息进行实时显示及性能检测； 所述天线健康评估模块针对地面系统 天线机电控制及运动性能为核心， 以天线S信号最大方位误差电压、 S信号最大俯仰误差电 压、 X信号最大方位误差电压、 X信号最大俯仰误差电压、 最大水平角误差、 最大俯仰角误差， 设备的剩余使用寿命等评估天线的健康性能， 用支持向量机SVM来设计天线的健康度， 基于 SVM的健康评估对评估指标进 行归一化处理作为SVM的输入， 对数据初始 化后通过对训练数 据进行机器学习最终获得SVM的训练模型， 然后运用模型对采集的数据进行处理得到健康 评估结果； 所述数据管理模块完成对天线及传感器设备信息、 数据采集接口和规则、 天线状 态采集数据、 故障数据、 告警数据、 健康评估数据和专家知识库数据的存储、 查询和统计功 能； 所述天线健康状态显示模块通过人机交互方式对天线状态采集模块采集的参数， 以及 天线健康评估模块对天线健康的评估结果进行查询检索， 并以图形图表方式进行展示， 所 述天线健康评估模块评估天线健康的步骤包括： （1） 采集参数测试值； 通过天线状态采集模 块， 获取到天线状态各参数的测试值； （2） 判断是否超过阈值； 判断参数测试值是否超过预 先设置的阈值， 如果超过， 说明已经发生故障， 系统直接产生告警信息， 否则继续计算测试 值与标准值的差； （3） 计算测试值与标准值的差； 将采集到的装备参数测试值， 与参数的标 准值进行减法运算， 得到差值； （4） 归一量化； 由于每个参数的性质不同， 因此上一步得到的 差值阈值范围也千差万别， 通过等比例计算， 将其范围归一量化到[ 0,1]区间； （5） 隶属度计 算； 应用三角型隶属 函数， 计算归一量化后的装备参数值在相邻两个健康三角形中的隶属 度； （6） 参数权重计算； 对于归一量化后的装备参数值， 按取倒数方式计算其权重； （7） 证据 合成； 通过证据理论， 将天线各参数的隶属度与权重进行合成运算， 得到一个处于[0,1]区 间的健康度数值； （8） 格式化处理， 对健康度数值乘100， 得到天线的最终健康数值； 其中天 线健康评估模块的评估方法还包括： 将天线的健康状态划分为健康、 亚健康、 严重退化和故 障４ 个状态； 先通过SVM计算样本点Xi到最优分类面的距离d， 再通过半正态概率分布确定云 模型的数学期望曲线确定为0.3247， 从而确定由健康度h向评语域转化的标准： 1） d>1健康； 2） 0.3247＜h ≤1亚健康； 3） 0 ≤h≤0.3247性能严重退化； 4） d< ‑1故障； 上式表示当d>1或d< ‑1时则可不经过云模型， 直接判断为正常或者故障， 为了直观表 示， 可以设置健康状态下健康度为100； 亚健康状态下健康度为 ［60,100］ ； 性能严重退化状 态下健康度为 ［0,60］ ； 故 障状态下健康度为0； 故 障和健康状态下不需要转化， 对应的亚健 康和性能严重退化的健康值 转换为： 亚健康的健康度： 严重退化的健康度： 天线的健康评估是通过对采集到的天线状态参数值进行一系列运算和处理， 得到天线 的健康等级评估结果。 2.根据权利要求1所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述天线状态权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115118333 B 2采集模块包括天线状态采集接口管理单元、 采集规则管理单元和 监测数据采集单元， 所述 天线状态采集接口管理单元实现对本系统涉及的各阵地天线状态采集数据接口的统一管 理功能； 所述采集规则管理单元实现对链路采集规则的增加、 删除、 修改和查询功能； 所述 监测数据采集单 元依据采集接口和规则对天线状态数据进行采集。 3.根据权利要求2所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述采集规则 包括采集对象、 采集标准、 采集 步骤、 间隔时间以及不同异常类型的告警方式。 4.根据权利要求2所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述监测数据 采集单元包括方向电机监测数据采集子单元、 俯仰电机监测数据采集子单元和塔基数据监 测采集子单 元。 5.根据权利要求4所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述方向电机 检测数据采集子单元通过天线状态采集接口， 向天线的不同方向电机发送数据收集指令， 采集各方向电机的振幅、 振频、 电压、 温度、 噪声、 电枢电压和电枢电流工作参数， 所述俯仰 电机监测数据采集子单元通过天线状态采集接口， 向天线的不同俯仰电机发送数据收集指 令， 采集各俯仰电机的振幅、 振频、 电压、 温度、 噪声、 电枢电压和电枢电流工作参数； 所述塔 基数据监测采集子单元通过天线状态采集接口， 向安装于天线塔基的各类采集传感器发送 数据收集指令， 采集天线塔 基的温度、 湿度、 水浸情况、 电压和电流工作参数。 6.根据权利要求1所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述天线健康 监测模块包括温湿度采集数据监测单元、 电流电压采集数据监测单元、 振动采集数据监测 单元、 水浸采集数据监测单 元、 倾角采集数据监测单 元和噪声采集数据监测单 元。 7.根据权利要求6所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述温湿度采 集数据监测单元实现将采集到的天线各位置以及周围环境的温湿度数据在天线健康状态 显示页面 实时显示； 所述电流电压采集数据监测单元实现将采集到的仰俯电机和方位电机 的电流值和电压值， 在天线健康状态显示页面进行实时显示； 所述振动采集数据监测单元 实现将采集到的齿轮箱振动数据， 在频谱图中进行实时显示； 所述水浸采集数据监测单元 实现将布置于天线各部位的水浸传感器对雨水或自来水的渗透情况， 在天线健康状态显示 页面进行 统一显示； 所述倾角采集数据监测单元实现将测量到的塔基基础朝各个方向的倾 斜角度在天线健康状态显示页面统一显示； 所述噪声采集数据监测单元实现将采集到的仰 俯电机和方位电机的音频信号， 在天线健康状态显示页面 集中展示。 8.根据权利要求1所述的卫星地面站的天线健康管理系统， 其特征在于， 所述天线健康 状态显示模块包括天线监测部位展示单元、 传感器布局展示单元、 采集数据实时显示单元 和健康状态显示单元， 所述天线监测部位展示单元支持用户选择监测部位后， 查看该部位 监视详情； 所述传感器布局展示单元支持用户选择天线后， 查看天线健康监测的传感器在 天线上安装部署的位置， 并可查看传感器设备信息与接口参数信息； 所述采集数据实时显 示单元支持用户查看所有实时监测数据， 并可查看告警记录信息； 所述健康状态显示单元 支持用户查看天线健康评估数据， 以图形化方式显示天线健康变化情况。 9.一种卫星地面站的天线健康管理