航天测试及发射控制信息特征分析和分布式决策方法研究

本项目以航天测试发射控制系统为对象，从系统分布式、网络化、模块化和小样本等特点出发，基于分布式和数据驱动方法，利用图论和矩阵等数学工具对系统信息流传输过程进行描述，研究适合于航天测试发射控制系统的分布式决策方法。建立子系统局部目标函数的构建方法、耦合约束条件处理方法和分布式决策方法。从各子系统的数据样本出发，结合核函数、盲源分析等方法，研究适合于小样本和强噪声条件的关键参数信息特征分析和提取方法，以支持子系统决策问题的求解。从而将集中式的全局问题分解为多个分布式的、规模更小的局部问题，避免通信量大和计算量大等困难，突破当前对航天测试发射与控制系统决策问题研究的局限性，探索强约束、样本数据小的复杂系统决策新方法，为大型关键系统的安全、可靠运行提供理论基础和技术支持。

航天测试发射与控制是航天工程的一个重要组成部分，它利用测试发射、测量控制等信息，通过多专业、多技术领域协同工作对航天测试发射进行优化控制和决策。由于航天发射具有高安全性、稳定性、准确性和可靠性的需求，以及发射飞行过程的不可逆性、运载器不可重复性、主体系统与环境强关联性等特性，导致其故障具有突发性强、危险性大、不可预见等特点。因此围绕航天发射安全进行的分析、控制和决策是航天发射过程中非常重要的内容。.项目从航天发射的测试和控制具有的分布式、网络化、模块化和小样本等特征出发，基于分布式的研究思路，研究了测试参数特征提取和分析处理、智能故障诊断、发射飞行安全建模和安全控制决策等问题，及其在航天发射中应用。项目共发表学术论文32篇，SCI收录18篇，EI收录22篇，专利获权1项，获得军队科技进步奖1项，编写了专著《航天智能发射——测试、发射、控制》，组织召开国际学术会议1次，国内学术会议1次，培养硕士研究生5名，博士研究生6名。.主要研究成果包括. 1. 从系统控制结构出发，考虑子系统之间只存在目标耦合的情况，在保持系统性能指标不变的情况下进行全局代价函数分解。所得到的子系统目标函数包含自身状态参数和邻居子系统的状态参数。. 2．从系统的信息耦合约束情况出发，引入相容约束条件限制耦合变量的变化范围。依此条件，将耦合约束（包括等式约束和不等式约束）处理为非耦合约束，得到了保证耦合约束的充分条件。. 3. 针对小样本和强噪声条件下的关键参数信息特征提取问题，从测试数据的时变性、多尺度性、非线性等特征，利用小波、聚类、粗糙集和主元分析等理论进行测试数据智能分析与处理方法研究，实现测试数据在采集、传输等过程中的抗噪处理、奇异点识别和关联性分析。. 4. 在分布式相容决策问题中，主要从子系统协同工作、可靠性运行及系统安全控制决策的角度开展研究。通过发射飞行安全控制的智能相容决策问题研究，分析飞行轨迹、速度、姿态等关键参数对安全控制的影响，建立了飞行轨迹融合、落点计算、安全管道计算等安全控制参数计算模型，提出根据落点及火箭爆炸残片散布范围和毒气散逸浓度场危害范围的算法，为安控分析和安全控制智能决策提供支持。初步形成航天发射测试、建模、控制与决策的理论技术体系。