中国人工智能学会系列白皮书：航天器智能精准运维 2025

航天器智能精准运维

“自动化、自主化和智能化”是宇航领域技术发展的主体脉络。随着航天器功能多样化，规模复杂度日益增加，加之空间环境恶劣，故障成为阻碍其安全可靠稳定运行的重要因素。提升航天器在轨生存能力，需要提高可靠性技术和健康管理技术。然而，可靠性技术提升存在瓶颈，而健康管理技术发展面临挑战。

现有的航天器运维机制主要采用远程集中的方式，效率偏低、效果不佳，存在小算力与大数据、慢传输与快响应的突出矛盾。为解决此问题，需要从机制与技术两个方面实现创新突破，提升运维的智能水平与精准能力。

本白皮书阐述了基于云边协同的航天器智能精准运维机制，该机制通过层级化设计和分布式部署，搭建了中心云层、边缘层与现场层共三个层级的环境，并通过联邦学习框架实现数据的安全与共享，解决数据共享的风险性、提高学习效率。

智能精准运维技术涵盖了自主状态感知、自主故障定位、自主评估预测、自主任务决策、自主学习更新五个方面，通过数据增强、状态监测、异常检测、故障诊断、健康评估、寿命预测等关键核心技术，以发现航天器系统中的异常行为及潜在问题，并提供相应的处置策略。

白皮书分别对数据增强、状态监测、异常检测、故障诊断、健康评估、寿命预测等六大关键技术进行了详细阐述，并分析了美国、欧洲、日本和中国在航天器智能精准运维技术方面的应用情况。最后，针对我国后续星群星座管控、深远空间探测等型号任务的发展需求，提炼了航天器智能精准运维未来可能的发展趋势，并提出了全天时、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样本扩充技术，多样化、通用化的算力提升与边缘装置研制，高动态、自适应的模型轻量与算法优化技术等关键技术研究方向。