DB31∕T 1631-2025 卫星健康状态评估指南

ICS49.140.99

CCSV70

31

上海市地方标准

DB31/T1631—2025

卫星健康状态评估指南

Guidelinesforsatellitehealthstatusassessment

2025-09-19发布2026-01-01实施

上海市市场监督管理局发布

DB31/T1631—2025

目次

前言..................................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4评估工作内容........................................................................1

4.1卫星故障模式影响分析............................................................1

4.2卫星健康评估指标体系构建........................................................1

4.3特征参数选取....................................................................3

5各层次健康状态评估方法..............................................................4

5.1单机层健康状态评估方法..........................................................4

5.2分系统、单星、星座层健康状态评估方法............................................4

6评估工作流程........................................................................5

6.1评估步骤........................................................................5

6.2评估总结........................................................................5

附录A（资料性）卫星特征权值确认方法.................................................6

附录B（规范性）评估文件内容样式.....................................................7

附录C（资料性）指标结构示例.........................................................8

I

DB31/T1631—2025

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由上海市经济和信息化委员会提出并组织实施。

本文件由上海市航天工业标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：由上海卫星工程研究所、上海航天技术研究院、上海航天技术基础研究所。

本文件主要起草人：邹莹、谢思凡、何慧群、何海燕、雷智博、胡佳磊、王勍怡、楼延照、蔡伟庆、

蔡先军、张维丝、黄超。

II

DB31/T1631—2025

卫星健康状态评估指南

1范围

本文件给出了卫星健康状态评估的内容、方法和流程。

本文件适用于卫星健康状态的评估工作，其它航天器的健康状态评估可参照使用。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

卫星健康状态评估satellitehealthstatusassessment

对卫星的健康状态通过技术手段和方法进行分析、评估的活动。

3.2

健康度healthdegree

参评对象的所有组成单元共同完成规定任务的能力，为一个在[0,1]范围内的无单位量，0表示参评

对象健康度最差，1表示参评对象健康度最优。

3.3

特征参数characteristicparameter

能够表征卫星健康状态的遥测参数或其它相关参数。

3.4

权重系数weightcoefficient

参评对象对其上层特定评估对象的相对重要程度、贡献程度的定量分配，为一个在[0,1]范围内的

无单位量。

4评估工作内容

4.1卫星故障模式影响分析

从工作模式、故障模式、故障原因、严酷度、故障频率对整星影响以及对卫星任务影响等方面进行

研究，建立不同工作模式下的单机、分系统、单星到星座四层的故障模式。分析故障模式对卫星功能健

康状态的影响，建立故障模式、分系统耦合关联和卫星任务能力之间的关联关系，构建不同故障模式对

卫星任务能力的影响域映射。综合考虑各个系统之间的物理、逻辑和工作模式关联性，通过事件树建立

对故障分析脉络，通过事件响应分析排查出导致故障的关键事件，明确故障模式对卫星任务功能健康状

态的影响。

4.2卫星健康评估指标体系构建

4.2.1四层指标结构

4.2.1.1指标结构组成

以卫星的任务功能为中心，针对各种典型故障模式，按卫星物理组成的层次关系构建自下而上四个

层次（单机-分系统-单星-星座）对卫星健康状态进行评估。四个层次是递阶关系，星座、编队等星座

的健康状态取决于各单星的健康状态，单星的健康状态取决于各分系统的健康状态，各分系统健康状态

又由组成单机的健康状态所决定，形成四层指标结构。四层指标结构包含的指标项：单机健康度、分系

统健康度、单星健康度、星座健康度。各指标均在[0，1]区间内，对于健康度，0表示最差，1表示最优。

1

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4.2.1.2指标项内容

健康度通常包括单机、分系统、单星和星座的健康度，如表1所示。健康度指标依据获取方式可分

为三种类型：可测试指标类型（A类）、可计算指标类型（B类）和可评估指标类型（C类）。

表1健康度指标项评估内容示例

序号指标名称定义指标项示例指标项评估内容

由母线电压、母线电流1、母线电流2和分流

单机完成规定任务的

1单机健康度“分流器”健康度器温度的偏离程度、稳定性、权重系数综合计

能力

算来表征

由电源分系统中所有单机的健康度、单机间

可靠性关系综合计算来表征。如A路充电阵、

分系统所有单机完成

2分系统健康度“电源分系统”健康度B路充电阵、A路供电阵、B路供电阵、70Ah

规定任务的能力

镍镉蓄电池组A、70Ah镍镉蓄电池组B、分

流器、充放电调节器a、充放电调节器b等

由某卫星中所有分系统健康度、分系统间可

单星所有分系统完成

3单星健康度“某卫星”健康度靠性关系综合计算来表征。如电源、太阳电池

规定任务的能力

阵、姿轨控、测控和数传等分系统

由某星座中各卫星健康度、各卫星间可靠性

星座里所有单星完成

4星座健康度“某星座”健康度关系综合计算来表征。如A卫星、B卫星、C

规定任务的能力

卫星等

4.2.2健康评估指标表达形式

4.2.2.1指标结构表达形式

设某层次的健康度指标由其下一层次的n个元素的健康度指标H1，H2，…，Hn（表达式为

{Hi|i=1,2…..,n}）,n个元素对应的权重系数为W1，W2，…,Wn（表达式为{Wi|i=1，2，….,n}），以及n个元素间关

联关系等综合计算得到，表达形式见表2。

表2指标结构表达形式（以分系统层健康度为例）

分系统层健康度指标项单机层健康度指标项

序号参评对象下一层参评对象下一层参评对象下一层关联关系（可选

参评对象指标类型

次名称次健康度指标次指标权重系数项）

1单机11H11W11串联A

2单机12H12W12热备B

分系统1

3单机……………

4单机1nH1nW1n工作C

5单机k1Hk1Wk1工作C

6分系统k单机……………

7单机knHknWkn冷备A

4.2.2.2健康度表达形式

健康等级划分及描述见表3。

表3健康度表达形式

序号健康度等级描述

1（0.9，1］健康：全面完成所有功能，特征参数均在阈值范围内，趋势基本稳定

亚健康：全面完成所有功能，特征参数均在阈值范围内，趋势基本稳定；存在可修

2（0.7，0.9］

复的故障

性能下降：能够完成大部分功能，特征参数在阈值范围附近，参数趋势有所退化；

3（0.4，0.7］

存在不可修复的故障

故障：不能完成规定功能，特征参数大部分超出阈值，主要参数严重退化，或存在

4［0，0.4］

不可修复的故障

2

DB31/T1631—2025

4.2.2.3权重系数表达形式

4.2.2.3.1权重系数与权重等级对应关系

权重系数Wi描述见表4。确定元素权重系数的基本原则是下一级指标在上一层次中的重要程度和关

联关系确定，对影响较大的分配较高权重系数，影响较小的分配较低权重系数。

表4权重系数与权重等级对应关系

序号权重系数权重等级（重要度）具体描述

1（0.9，1］1级关键指标,对上一层功能实现影响大

2（0.6，0.9］2级较重要指标,对上一层功能实现影响较大

3（0.4，0.6］3级常规指标，对上一层功能实现有影响

4（0.2，0.4］4级失效对上一层功能实现影响不大

5［0，0.2］5级失效对上一层功能实现影响很小或无影响

4.2.2.3.2权重系数归一化

设某一指标结构为{Hi|i=1,2…..,n},其对应的权重系数为{Wi|i=1，2，….,n},则有公式（1）：

…………………（1）

式中：

——参评特征参数的权重系数归一化值，i=1，2，…,n；

Wi——参评特征参数的权重系数，0＜Wi≤1，i=1，2，…,n；

n——参评特征参数的个数。

权重系数可以根据具体情况进行调整，具体赋权方法见附录A。

4.3特征参数选取

4.3.1特征参数类型

根据遥测参数变化规律，对其进行分类梳理见表5。

表5卫星遥测参数类型

序号遥测类型特点描述遥测示例方法

蓄电池电压、蓄电池充电电

1周期变化型在轨运行期间呈周期性变化峰谷值分析

流、放电电流、单机温度等

放电开关状态、分离信号状

2平稳型在轨稳定运行期间无明显波动均值分析

态等

与卫星状态有关，受指令影响，状态变

3状态跳变型单机供电电压等方差分析

化时从一个状态跳变到另一个状态

卫星健康评估时主要基于与运行状态、趋势变化有关的遥测进行建模，各遥测参数类型不一，包含

模拟量及数字量，同时各参数时域变化特点不一，存在缓变型、瞬变型、周期变化型等变化特点，良好

的参数优选方法能够提升模型的性能，理解数据特点与底层结构。

4.3.2特征参数选取方法

4.3.2.1峰谷值分析

峰谷值分析是针对周期变化型参数，对遥测序列一段时间内的最大值和最小值分别统计，并将统计

的结果按时间进行排序，得到新的特征序列，通过对最大值和最小值序列作为特征量进行识别。

4.3.2.2均值分析

均值分析是针对平稳型参数，计算参数在一段时间内的平均值，通过与正常数据的平均值进行比较，

如果两者一致则当前遥测数据正常，如果偏离较大（如超过设定的阈值）则判定为数据异常。

3

DB31/T1631—2025

4.3.2.3方差分析

方差分析是针对状态跳变型参数，对遥测参数的数据方差进行分析，方差随机序列反映序列的方差

随时间变化情况，因此，其样本标准差反映序列方差的稳定程度。也就是说，若样本标准差小，表明序

列的方差相对稳定，即卫星遥测性能稳定；反之，若本标准差大，表明序列的方差变化剧烈，卫星遥测

性能变差。

5各层次健康状态评估方法

5.1单机层健康状态评估方法

单机健康评估方法主要有：基于联合阈值的健康评估方法、基于标志位监测的健康评估方法、基于

曲线相似度的健康评估方法和基于周期基线的健康评估方法等，依据不同单机的遥测参数特点匹配相

适应的健康评估方法，最终得到单机健康状态评估结果。

a)基于联合阈值的健康评估方法：适用于多个平稳型参数的阈值联合判断。通过对多个参数进行

阈值偏离程度监测，用偏离程度来表征监测对象的健康状态。

b)基于标志位监测的健康评估方法：适用于基于看门狗类遥测参数的单机健康状态评估。在规定

的时间内，统计异常点数，并通过归一化给出健康度结果。

c)基于曲线相似度的健康评估方法：适用于连续信号量（平滑且低波动型数据）。根据正常运行

状态样本数据绘制数据曲线，将待评估运行状态数据与样本数据曲线间进行动态搜索距离计

算，识别测试曲线与样本曲线相似度距离，相似度越大，则单机的健康状态越好。

d)基于周期基线的健康评估方法：适用于具有周期性变化过程的数据。通过自动或手动识别数据

变化周期，按周期对数据进行切段划分，计算周期时间段内数据变化特征，以周期为单位构建

数据变化基线。将待评估数据特征周期识别后，按周期对齐数据并计算与基线间距离，进行健

康状态评估。

卫星单机状态一般由多个遥测参数表征，每个单机的健康度评估结果按照所有指标的“健康度”

和相应权重乘积的总和来计算。见公式（2）。单机结构树见图1。

n

hu=åwi×zi

i=1…………（2）

式中：

h

u——节点的“健康度”；

n——遥测指标的个数；

w

i——第i遥测指标的权重；

z

i——第i遥测指标的“健康度”。

图1单机的结构树

5.2分系统、单星、星座层健康状态评估方法

以单机级健康状态评估为基础，依据串联形式、并联形式、冷备形式、表决形式等可靠性框图模

型为工具，构建各层次组成元素的功能逻辑关系，设计不同层次不同结构的健康度计算方法，针对每

一层内部的组合和嵌套关系，逐步分解、解析评估，再递推、组合到该层。

4

DB31/T1631—2025

6评估工作流程

6.1评估步骤

基于故障模式的影响域剖析和健康评估指标体系，融合卫星的历史故障数据、当前系统状态、故障

预测和剩余寿命预测等多维信息，建立卫星各层健康评估算法模型，依照单机、分系统、单星、星座的

逻辑关系逐层开展健康状态评估，详见图2。

图2卫星健康状态评估流程

6.2评估总结

评估总结宜包含以下内容：

a)形成评估报告。依据卫星健康状态评估工作及评估结果，对评估过程进行技术总结，参照附录

B撰写卫星健康状态评估报告；

b)评估结果通报。评估方通报实施过程、相关结果以及卫星健康状态评估报告；

c)健康状态评估改进。根据卫星研制方对评估的反馈意见，改进指标权重与算法；

d)评估总结。评估方在卫星健康状态评估任务实施之后，总结评估实施过程中的成功经验或失败

教训，从评估方法改进、评估环境优化等方面给出建议。

5

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附录A

（资料性）

卫星特征权值确认方法

A.1层次分析法

A.1.1基于熵值的客观赋权法

利用熵值法确定各个指标的权重系数，用归一化处理以满足取值范围在0～1之间，见公式A.1～

A.3。

*pij

pij=nm

ååpij

i=1j=1……………………（A.1）

式中：

n——评估指标；

m——指标数据数量；

P=(p)

ijm´n——指标信息分布矩阵。

每个指标的信息熵为：

m

**

Ej=-kåpijlnpij

i=1…………………（A.2）

式中：

k——缩放系数；

——概率的自然对数。

指标的熵权：

n

wj=(1-Ej)/(n-åEj)

j=1……………（A.3）

利用公式A.1～A.3就可以求出各个权值，当遥测波动较大，所含的信息较多，权值相对较大；而

波动较小，所含信息较少，权值也较小。

A.1.2基于层次分析的主观赋权法

通过专家知识得到卫星组件的重要度，应用基于层次分析的主观赋权法确定权重系数。先分析组件

的层次结构及健康状态的评估指标，利用专家知识比较各指标相对于上层的相对性大小，作为矩阵元素

确定为判断矩阵。

A.2基于贝叶斯网络的健康评估方法

在基于贝叶斯网络和模糊故障树进行系统状态评估时，首先根据确定的影响健康度的风险因素用

故障树模型进行健康风险演绎，通过专家调查权重法，按照风险发生可能性等级标准确定故障树底事件

发生的可能性等级，采用三角隶属函数确定具体可能性数值，得到故障树底事件模糊概率；根据故障树

模型向贝叶斯网络转化的算法将模糊故障树映射为贝叶斯网络，采用叶节点概率推理计算贝叶斯网络

的叶节点概率，由于贝叶斯网络具有良好的逆推理能力，对叶节点进行后验概率分析并根据根节点的重

要度理论对贝叶斯网络的根节点进行重要度分析。

6

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A

A

附录B

（规范性）

评估报告样式

B.1评估报告

评估报告内容见图B.1。

图B.1评估报告模板

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DB31/T1631—2025

附录C

（资料性）

指标结构示例

某卫星单机层健康度指标项示例见表C.1。

表C.1某卫星单机层健康度指标项示例表

序号单机层健康度指标项可靠性关联关系权重等级选取参评的特征参数特征参数权重等级指标类型

1A路充电阵工作1级A路充电阵电流1级A

2B路充电阵工作1级B路充电阵电流1级A

3A路供电阵工作1级A路供电阵(A)7电流1级A

4B路供电阵工作1级B路供电阵(A)7电流1级A

A组蓄电池电压1级A

570Ah镍镉蓄电池组A工作1级A组蓄电池单体电压2级A

A组蓄电池结构块单体温度3级A

B组蓄电池电压1级A

670Ah镍镉蓄电池组B工作1级B组蓄电池单体电压2级A

B组蓄电池结构块单体温度3级A

母线电压1级A

14路分流调节子电路分为A、B两

7分流器1级母线电流1级A

组，每组允许一个开路/短路失效

分流器温度3级A

8

DB31/T1631—2025

表C.1某卫星单机层健康度指标项示例表（续）

序号单机层健康度指标项可靠性关联关系权重等级选取参评的特征参数特征参数权重等级指标类型

A组蓄电池充电电流1级A

对应A路充电阵与蓄电池组A；充

A组蓄电池放电电流1级A

电电路分为主备两套冷备份电路；

8充放电调节器A1级充放电调节器A温度3级A

放电调节电路分5路，5取4热备

A路放电调节器输出电流1级A

份，允许一路失效

放电调节电路A电压2级A

B组蓄电池充电电流1级A

对应B路充电阵与蓄电池组B；充

B组蓄电池放电电流1级A

电电路分为主备两套冷备份电路；

9充放电调节器B1级充放电调节器B温度3级A

放电调节电路分5路，5取4热备

B路放电调节器输出电流1级A

份，允许一路失效

放电调节电路B电压2级A

步进电机绕组驱动电流1级A

由功能相同的两套驱动驱动器二次电源2级A

10驱动器1级

线路及切换电路冷备份组成驱动线路状态3级A

驱动器温度3级A

驱动机构零位2级A

两套热备份份绕组分别由驱动器驱动机构壳体温度3级A

11太阳阵驱动机构1级

主、备份线路单独供电并切换驱动机构线束温度3级A

电机温度2级A

主展开机构电机绕组电流1级A

两套相互独立的驱动控制线路热备

12展开控制器1级主展开机构电机绕组电压1级A

份

展开控制器二次电源2级A

9

DB31/T1631—2025

表C.1某卫星单机层健康度指标项示例表（续）

序号单机层健康度指标项可靠性关联关系权重等级选取参评的特征参数特征参数权重等级指标类型

主展开机构展开角度2级A

两套绕组热备份，分别由展开控制主展开机构展开到位指示1级A

13主展开机构1级

器的A、B路驱动线路控制主展开机构锁定到位指示1级A

板间展开锁定到位指示1级A

双起爆器起爆，任意一个起爆器正

14压紧释放&展开锁定机构1级板间展开锁定到位指示1级A

常工作即可，保证切割器起爆成功

15火工品线路盒A工作1级火工品约束点遥测1级A

16火工品线路盒B工作1级火工品地线通断状态1级A

17火工品线路C工作1级火工品压紧点遥测1级A

18服务舱配电器工作1级服务舱配电盘28V电源遥测1级A

19有效载荷舱配电器A工作1级服务舱28V遥控电源遥测1级A

有效载荷舱遥控指令电源1级A

20有效载荷舱配电器B工作1级有效舱配电盘温度3级A

服务舱配电盘温度3级A

星间终端处理器状态1级A

21星间网络终端工作1级

星间通信协同工作模式1级A

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某卫星逻辑单机健康度指标结构示例见表C.2。

表C.2某卫星逻辑单机健康度指标结构示例（电源、有效载荷分系统单机为例）

逻辑单机健康度

序号可靠性关联关系权重等级选取参评的特征参数权重等级可靠性关联关系指标类型

指标项

电源分系统

供电功率输出能力：平台太阳阵总输出电流=(A、B

太阳电池阵（A1级工作B

路供电阵7电流×7×2)+A、B路充电阵电流

路充电阵、B路

充电功率输出能力：

1充电阵、A路供工作1级1级工作A

A、B组蓄电池充电电流

电阵、B路供电

输出功率正常衰减指标：

阵）1级工作B

相邻两圈A、B路供电阵7电流的最大值差值<1A

蓄电池组容量：

蓄电池组A容量；1级工作B