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。
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：
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方法，其特征在于，所述管理方法采用权利要求1‑8任意一项所述的天线健康管理系统实现，包括以下步骤：
步骤1、天线状态采集模块通过在天线上加装温湿度传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器、水浸传感器和噪声传感器，采集天线的温湿度、电压、电流、振动、水浸、倾角和噪声参数，并通过访问天线控制系统对天线工作状态、天线指向、接收频段、极化选择、场放供电、信号功率、载噪比状态和数据进行采集；
步骤2、天线健康监测模块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，包括温湿度、电流电压、振动、水浸、倾角和噪声数据，对发生越限数据进行报警提示；
步骤3、天线健康评估模块通过制定健康评估指标，利用采集的天线状态信息、故障信息和告警信息，对天线机电控制及运动性能进行健康分析评估，得出天线健康度评估结果；
步骤4、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与天线运行状态相关的各类参数，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。
一种卫星地面站的天线健康管理系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及卫星信号接收技术领域，具体涉及一种卫星地面站的天线健康管理系统及方法。
背景技术
[0002] 卫星地面站天线是卫星通信中地面与卫星之间进行电磁波发射或接收的设备，也是决定卫星通信容量和传输质量的关键设备之一。为保障天线正常运行，需要对天线设备进行日常检测、故障排查、维护保养等维护工作。传统的维护方式是由运维人员通过到达设备位置采用人工观察和通过天线控制系统本地状态查询的方式，采集设备的工作状态信息并进行故障判断。这种采用常规的人工检测方式，不仅采集难度大、时效性低，更易受人为因素影响产生误差，难以对天线健康进行实时监测。
发明内容
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于一种卫星地面站的天线健康管理系统及方法，该系统通过对天线的工作状态信息采取自动化的采集方式和自动化的监视测量，代替传统人工采集和监测，设计高效的自动化采集流程，使用统一的监视指标、设计规范的检测流程，达到降低运维人员人工监视的工作量、降低监测操作难度、缩短监测周期、提高监测数据的时效性和准确性，为运维管理提供决策支持。
[0004] 为了达到上述技术方案，本发明提供了一种卫星地面站的天线健康管理系统，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；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、最大俯仰角误差和设备的剩余使用寿命评估天线的健康性能；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。
[0005] 进一步的，天线状态采集模块通过在天线上加装温湿度传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器、水浸传感器、噪声传感器等设备，采集天线的温湿度、电压、电流、振动、水浸、倾角、噪声等参数，并通过访问天线控制系统对天线工作状态、天线指向、接收频段、极化选择、场放供电、信号功率、载噪比等状态和数据进行采集。主要由天线状态采集接口管理单元、采集规则管理单元、监测数据采集单元等组成。
[0006] 进一步的技术方案为，所述天线状态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。
[0007] 进一步的技术方案为，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。
[0008] 进一步的技术方案为，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。
[0009] 进一步的技术方案为，所述方向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。
[0010] 进一步的技术方案为，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。
[0011] 进一步的技术方案为，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；一旦温湿度发生越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0012] 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、电压值，在天线健康状态显示页面进行实时显示；一旦电机的电流、电压值发生越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0013] 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；一旦振动频率发生异常或越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0014] 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、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；一旦检测到水浸数值达到阈值，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0015] 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；一旦任意方向的倾角值超过阈值范围，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0016] 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。一旦监测到噪声的音频数据异常或超过阈值设置，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0017] 进一步的技术方案为，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；（2）判断是否超过阈值；（3）计算测试值与标准值的差；（4）归一量化；（5）隶属度计算；（6）参数权重计算；（7）证据合成；（8）格式化处理。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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，可以设备健康状态下健康度为100；亚健康状态下健康度为［60,100］；性能严童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：
[0021] 亚健康的健康度：
[0022] 严重退化的健康度：
[0023] 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。
[0024] 天线健康分析流程主要步骤包括：
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 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；
[0028] 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；
[0029] 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；
[0030] 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；
[0031] 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；
[0032] 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。
[0033] 进一步的技术方案为，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。
[0034] 进一步的技术方案为，所述天线监测部位展示单元支持用户选择监测部位后，查看监测部位监视详情；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。
[0035] 本发明还提供了一种卫星地面站的天线健康管理方法，包括以下步骤：
[0036] 步骤1、天线状态采集模块通过在天线上加装温湿度传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器、水浸传感器、噪声传感器，采集天线的温湿度、电压、电流、振动、水浸、倾角、噪声参数，并通过访问天线控制系统对天线工作状态、天线指向、接收频段、极化选择、场放供电、信号功率、载噪比状态和数据进行采集；
[0037] 步骤2、天线健康监测模块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，包括温湿度、电流电压、振动、水浸、倾角、噪声数据，对发生越限数据进行报警提示；
[0038] 步骤3、天线健康评估模块通过制定健康评估指标，利用采集的天线状态信息、故障信息和告警信息，对天线机电控制及运动性能进行健康分析评估，得出天线健康度评估结果；
[0039] 步骤4、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与天线运行状态相关的各类参数，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。
[0040] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的系统通过对天线的工作状态信息采取自动化的采集方式和自动化的监视测量，代替传统人工采集和监测，设计高效的自动化采集流程，使用统一的监视指标、设计规范的检测流程，达到降低运维人员人工监视的工作量、降低监测操作难度、缩短监测周期、提高监测数据的时效性和准确性，为运维管理提供决策支持。
附图说明
[0041] 图1为本发明天线健康管理系统的组成框图；
[0042] 图2为天线健康分析流程示意图。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的说明。
[0044] 实施例1
[0045] 如图1所示，本发明提供了一种卫星地面站的天线健康管理系统，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；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评估天线的健康性能；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、专家知识库等数据的存储、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。
[0046] 天线状态采集模块通过在天线上加装温湿度传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器、水浸传感器、噪声传感器等设备，采集天线的温湿度、电压、电流、振动、水浸、倾角、噪声等参数，并通过访问天线控制系统对天线工作状态、天线指向、接收频段、极化选择、场放供电、信号功率、载噪比等状态和数据进行采集。主要由天线状态采集接口管理单元、采集规则管理单元、监测数据采集单元等组成。
[0047] 所述天线状态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、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软件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、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。
[0048] 所述采集规则包括采集对象、采集标准、采集步骤、间隔时间、不同异常类型的告警方式。
[0049] 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、塔基数据监测采集子单元。
[0050] 所述方向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、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、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、电流工作参数。
[0051] 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。
[0052] 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；一旦温湿度发生越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0053] 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、电压值，在天线健康状态显示页面进行实时显示；一旦电机的电流、电压值发生越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0054] 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；一旦振动频率发生异常或越限报警，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0055] 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、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；一旦检测到水浸数值达到阈值，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0056] 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；一旦任意方向的倾角值超过阈值范围，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0057] 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。一旦监测到噪声的音频数据异常或超过阈值设置，系统将自动切换到相应的监控界面，且发生报警的参数会变红色并闪烁显示，同时产生报警事件进行记录存储并有相应的处理提示。
[0058] 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。
[0059] 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。
[0060] 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，可以设备健康状态下健康度为100；亚健康状态下健康度为［60,100］；性能严童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：
[0061] 亚健康的健康度：
[0062] 严重退化的健康度：
[0063] 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。
[0064] 天线健康分析流程主要步骤包括：
[0065] 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；
[0066] 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；
[0067] 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；
[0068] 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；
[0069] 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；
[0070] 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；
[0071] 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；
[0072] 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。
[0073] 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、健康状态显示单元。
[0074] 所述天线监测部位展示单元支持用户选择监测部位后，查看监测部位监视详情；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。
[0075] 实施例2
[0076] 本实施例提供一种卫星地面站的天线健康管理方法，包括以下步骤：
[0077] 步骤1、天线状态采集模块通过在天线上加装温湿度传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器、水浸传感器、噪声传感器，采集天线的温湿度、电压、电流、振动、水浸、倾角、噪声参数，并通过访问天线控制系统对天线工作状态、天线指向、接收频段、极化选择、场放供电、信号功率、载噪比状态和数据进行采集；
[0078] 步骤2、天线健康监测模块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监测，包括温湿度、电流电压、振动、水浸、倾角、噪声数据，对发生越限数据进行报警提示；
[0079] 步骤3、天线健康评估模块通过制定健康评估指标，利用采集的天线状态信息、故障信息和告警信息，对天线机电控制及运动性能进行健康分析评估，得出天线健康度评估结果；
[0080] 步骤4、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与天线运行状态相关的各类参数，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。
[0081] 尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
