2025中国人工智能学会系列白皮书航天器智能精准运维202507.pdf
本白皮书《航天器智能精准运维 2025》由中国人工智能学会发布，旨在应对航天器运维中面临的资源配置不充分、维修困难、通信交互不信任及先验知识不完备等挑战，推动航天器运维从传统的“远程集中式”向“天基分布式”的云边协同模式演进。
核心内容摘要如下：
1. **核心概念与机制**：航天器智能精准运维是指通过人工智能、大数据分析等新兴技术与机理模型、专家知识深度融合，实现航天器运行管理与故障维护的自主化、无人化。其机制核心在于云边协同，即利用云端（地面）的全局算力优化与边缘端（航天器）的实时感知计算，结合联邦学习框架，实现数据隐私保护下的模型更新与资源优化。
2. **五大内涵体系**：智能精准运维技术内涵涵盖自主状态感知、自主故障定位、自主评估预测、自主任务决策、自主学习更新五个维度，通过数据增强、状态监测、异常检测、故障诊断、健康评估、寿命预测六大关键技术实现闭环自修正。
3. **关键技术研究现状**：
- **数据增强**：针对数据缺失与样本不均衡，利用机理填充与生成对抗网络等技术提升数据质量，为模型训练打好基础。
- **状态监测与异常检测**：从基于模型的方法向基于模型与数据驱动的混合方法转变，解决了单一门限检测难以处理高维异构复杂数据的问题。
- **故障诊断与健康评估**：强调从后端算法优化向系统设计之初的可诊断性与可重构性研究转变，提升了对微小故障与复杂系统状态的识别精度。
- **寿命预测**：结合失效机理与数据驱动，实现从传统简单统计向基于深度学习与多模型融合的剩余寿命准确预估跨越。
4. **国内外应用情况**：美国（如Livingstone系统、AMTAS）与欧洲（如SAAPS、DrMUST）在智能运维领域起步较早，已在国际空间站及多项探测任务中开展应用。我国在控制力矩陀螺、动量轮等关键部位开展了故障演化建模与智能诊断探索，但在整体技术体系的成熟度与在轨应用普及上仍有提升空间。
5. **未来趋势与关键技术攻关**：
- **发展趋势**：面向大规模星群星座管控和深远空间探测两大任务需求，未来需重点突破天基范围内的云边协同与自主管理能力。
- **关键技术**：包括全天时、全天候的天基协同分布式运维机制；跨时空、跨平台的数据增强与泛化能力；通用化、算力提升的边缘计算装置研制；以及高动态自适应的模型轻量与算法优化技术。
总之，本白皮书指出，航天器运维的智能化与自主化是建设空天强国的必然之路，未来应通过理论创新驱动，深化数据、模型与算法的有机融合，大幅提升航天器的在轨生存能力与任务可靠性。
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