技術(shù)特征：

1.一種診斷衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)未知故障的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、已知故障檢測，具體包括如下步驟：

S1.1對正常訓(xùn)練數(shù)據(jù)Y和測試數(shù)據(jù)y進(jìn)行中心化與單位化處理，生成訓(xùn)練殘差Z和測試殘差z

$\left\{\begin{array}{c}Z=V^{-1}(Y-m{1}_N^T)\\ z=V^{-1}(y-m)\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中N表示Y的列數(shù)，即正常訓(xùn)練數(shù)據(jù)的樣本個數(shù)；n_y表示Y的行數(shù)，即正常訓(xùn)練數(shù)據(jù)的維數(shù)，它等于衛(wèi)星控制系統(tǒng)姿態(tài)測量變量的個數(shù)；表示N個n_y維正常訓(xùn)練數(shù)據(jù)；表示單個測試數(shù)據(jù)；表示Y的均值向量；表示Y的標(biāo)準(zhǔn)差對角矩陣；

S1.2計算Z的協(xié)方差矩陣：

$\mathrm{\Σ}=\frac{1}{N-1}{\mathrm{ZZ}}^T---\left(2\right)$

其中

S1.3Σ的奇異值分解為：

$\mathrm{\Σ}={\mathrm{\Γ\Λ\Γ}}^T=({\mathrm{\Γ}}_1,{\mathrm{\Γ}}_2)\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{\Λ}}_1& 0\\ 0& {\mathrm{\Λ}}_2\end{array}\right){({\mathrm{\Γ}}_1,{\mathrm{\Γ}}_2)}^T---\left(3\right)$

其中Γ是正交矩陣，Λ₁＝diag(λ₁,…,λ_a)表示a個最大奇異值構(gòu)成的對角矩陣，而Λ₂≈0表示剩余的n_y-a個接近零的奇異值；

S1.4構(gòu)建單類主元分析分類器：

$T^2\left(y\right)=z^T{\mathrm{\Γ}}_1{\mathrm{\Λ}}_1^{-1}{\mathrm{\Γ}}_1^{T}z---\left(4\right)$

S1.5若顯著性水平為α，則T²檢測統(tǒng)計量對應(yīng)的檢測閾值為：

$T_{\mathrm{\α}}^2=\frac{a(N^2-1)}{N(N-a)}{F}_{1-\mathrm{\α}}(a,N-n_y)---\left(5\right)$

其中F_1-α(a,k-a)表示自由度為(a,k-a)的F分布對應(yīng)于(1-α)的分位數(shù)；

若則測試數(shù)據(jù)y為正常數(shù)據(jù)，診斷過程結(jié)束；否則為故障數(shù)據(jù)，故障發(fā)生時刻的測試殘差z就是樣本故障方向z，進(jìn)入步驟二；

步驟二、已知故障隔離，具體包括如下步驟：

S2.1用集合表示已知故障模式庫，它包含n_f類已知故障模式f_i；表示已知故障模式庫對應(yīng)的已知故障方向庫，表示已知故障模式f_i的故障向量；已知故障向量都是長度等于1的向量；其中i＝1,2,…,n_f，n_f為大于等于1的正整數(shù)；

S2.2檢測到的故障為第i種已知故障，則樣本故障方向z可以表示為

z＝|f|r_i+e (6)

因而測試殘差z是均值為|f|r_i、方差為∑的正態(tài)隨機(jī)噪聲向量，即

z～N(|f|r_i,∑) (7)

其中|f|表示故障的幅值，e表示均值為零、方差為∑的正態(tài)隨機(jī)噪聲向量；

S2.3用θ(z,r_i),i＝1,2,…,n_f表示樣本故障方向z與已知故障方向r_i之間的夾角，其中

θ(z,r_i)＝arccos(|z^Tr_i|/(||z||)) (8)

S2.4若則樣本故障方向z的故障模式暫定為第i₀類已知故障模式然后進(jìn)入步驟三；

步驟三、未知故障檢測，具體包括如下步驟：

S3.1若以及故障噪聲比能夠保證則計算未知故障檢測統(tǒng)計量UFDS(z)：

UFDS(z)＝z^*∑^-1z^* (9)

S3.2由于UFDS(z)是滿足自由度為n_y的卡方分布，選取與步驟一中相同的顯著性水平α，則UFDS(z)對應(yīng)的檢測閾值為：

${\mathrm{UFDS}}_{\mathrm{\α}}={\mathrm{\χ}}_{1-\mathrm{\α}}^2\left(n_y\right)---\left(10\right)$

其中表示表示自由度為n_y的卡方分布對應(yīng)于(1-α)的分位數(shù)；

S3.3若UFDS(z)＞UFDS_α，則樣本故障方向z的故障模式是未知的，進(jìn)入步驟四；否則樣本故障方向z的故障模式是已知的，就是第i₀類已知故障模式此時用樣本故障方向z更新已知故障模式的故障方向診斷過程結(jié)束；

步驟四、未知故障隔離，具體包括如下步驟：

S4.1計算樣本故障方向z的第k個變量對公式(4)中的T²統(tǒng)計量的貢獻(xiàn)指標(biāo)CNT(k)：

$CNT\left(k\right)=\underset{j=1}{\overset{a}{\Σ}}max\{t_j{z}_k{\mathrm{\Γ}}_{kj}/{\mathrm{\λ}}_j,0\}---\left(11\right)$

其中t_j是向量t中的第j個分量，且t＝Γ₁^Tz；z_k是z的第k個分量，Γ_kj是公式(3)中Γ的第k行第j列上的元素，λ_j是公式(3)中Λ的第j行第j列上的元素，其中j＝1,2,…,a；

S4.2如果那么樣本故障方向z的第k₀個變量就是故障變量，且與之對應(yīng)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)姿態(tài)測量機(jī)構(gòu)硬件判斷為故障硬件，診斷結(jié)束。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星控制系統(tǒng)姿態(tài)測量機(jī)構(gòu)硬件包括：滾動地球敏感器、俯仰地球敏感器、滾動太陽敏感器、俯仰太陽敏感器、滾動陀螺儀、俯仰陀螺儀和偏航陀螺儀。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顯著性水平α滿足α∈[0.01,0.05]。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顯著性水平α為5％。