李 智,姜 悅,蔡斐華,褚厚斌,張麗曄

(1.北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司，北京 100029; 2.中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，北京 100076)

0 引言

近年來(lái)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)迅猛發(fā)展，能夠借助算法從大量數(shù)據(jù)中快速獲取隱藏信息，在金融、醫(yī)療、零售、制造等行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。在飛行器地面試驗(yàn)階段，測(cè)控通信速率最大包絡(luò)數(shù)據(jù)可達(dá)到100 Mbps，一次總檢查所獲得的原始數(shù)據(jù)可達(dá)數(shù)十GB，按照解析后數(shù)據(jù)量增至50倍的數(shù)據(jù)容量統(tǒng)計(jì)，每次總檢查數(shù)據(jù)達(dá)到上千GB，在綜合試驗(yàn)、匹配試驗(yàn)、熱平衡、熱真空、總裝測(cè)試過(guò)程中累計(jì)需要經(jīng)歷上百次總檢查，產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)量級(jí)為上百TB；在飛行器在軌運(yùn)行階段，測(cè)控通信速率最大包絡(luò)數(shù)據(jù)可達(dá)到2 Mbps，每天傳輸24 h，每天產(chǎn)生總數(shù)據(jù)量約為1.15 TB。按照飛行器試驗(yàn)周期一年(按照365天)計(jì)算，產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)為420 TB?？梢钥闯?，地面試驗(yàn)和在軌試驗(yàn)產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到PB級(jí)。由于測(cè)試數(shù)據(jù)信息量大、參數(shù)數(shù)量多、種類雜，依靠人工進(jìn)行數(shù)據(jù)判讀及復(fù)查，不僅工作量大、效率低，而且容易造成人為判讀遺漏和偏差。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠從大量無(wú)序數(shù)據(jù)中自動(dòng)抽取其隱藏特征及關(guān)聯(lián)關(guān)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)飛行器故障征兆并采取有效措施，從而避免重大故障發(fā)生。

目前，國(guó)外航空航天領(lǐng)域已經(jīng)率先開(kāi)展數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在故障預(yù)測(cè)與診斷方面的研究，并取得了一定的成果。如美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的EHM樣機(jī)系統(tǒng)、CFM公司的CASSIOPEE、英國(guó)航空公司的ARIADNE等，它們將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與故障診斷技術(shù)相融合，建立發(fā)動(dòng)機(jī)維修決策支持專家系統(tǒng)。數(shù)據(jù)挖掘在我國(guó)航天領(lǐng)域的應(yīng)用研究起步較晚，尚處于理論方法探索階段，成功的應(yīng)用案例較少。

1 飛行器故障診斷研究現(xiàn)狀

1.1 測(cè)控試驗(yàn)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

飛行器在進(jìn)入靶場(chǎng)發(fā)射前需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的功能及性能試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀和診斷，可以評(píng)估各系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的電氣功能和性能指標(biāo)，驗(yàn)證飛行器上軟、硬件設(shè)備的可靠性。由于飛行器體系龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分系統(tǒng)眾多，每次試驗(yàn)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)。

1)多源性：飛行器測(cè)試或在軌運(yùn)行中各系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相互交叉，多通道、多波段測(cè)控?cái)?shù)據(jù)同時(shí)下傳，導(dǎo)致數(shù)據(jù)具有多源性。

2)多樣性：測(cè)控?cái)?shù)據(jù)包括不同的數(shù)據(jù)類型，如源碼、解析后物理量等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，xml等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，圖片、圖像、文本等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，即使對(duì)于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包含整數(shù)型、浮點(diǎn)型等多種數(shù)據(jù)類型，導(dǎo)致飛行器測(cè)控?cái)?shù)據(jù)具有多樣性。

3)復(fù)雜性：飛行器測(cè)試階段要開(kāi)展靜力試驗(yàn)、熱平衡、熱真空、振動(dòng)、電磁兼容等多項(xiàng)大型地面試驗(yàn)。 不同試驗(yàn)狀態(tài)下飛行器采用不同的工作模式，導(dǎo)致產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有較高的復(fù)雜性。

當(dāng)前，我國(guó)飛行器發(fā)射頻率越來(lái)越高、周期越來(lái)越短、地面測(cè)試發(fā)射控制技術(shù)向著具備快速響應(yīng)發(fā)射的能力發(fā)展，在這樣的新要求下，研究快速、先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理及故障診斷方法是十分必要的。

1.2 傳統(tǒng)診斷方法存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的飛行器故障診斷方法包括門限判斷法、專家系統(tǒng)方法等。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的自動(dòng)判讀系統(tǒng)利用現(xiàn)有計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)，實(shí)時(shí)分析或事后分析的遙測(cè)數(shù)據(jù)，依據(jù)已錄入計(jì)算機(jī)的知識(shí)和規(guī)則自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的判讀分析，在火箭測(cè)試中發(fā)揮了很大的輔助決策作用。但是，判讀規(guī)則以及故障模式仍然需要工程師人工梳理完成，梳理過(guò)程工作量大、也很難全部覆蓋火箭所有工作狀態(tài)。

目前，試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理分散，試驗(yàn)數(shù)據(jù)異構(gòu)性強(qiáng)，缺少規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，數(shù)據(jù)共享困難。由于缺乏規(guī)范的試驗(yàn)流程與統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)分析的過(guò)程中人為干涉的步驟和因素較多，不能及時(shí)、準(zhǔn)確、規(guī)范的反應(yīng)測(cè)試環(huán)境、各類參數(shù)及測(cè)試結(jié)果，或記錄的數(shù)據(jù)無(wú)法被相關(guān)人員正確理解，很大程度上影響了測(cè)試結(jié)果的置信度與重用性，使得跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享困難。同時(shí)目前測(cè)試數(shù)據(jù)的挖掘與利用水平偏低?，F(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理更多地表現(xiàn)為數(shù)據(jù)堆積、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的概念，數(shù)據(jù)之間未能有效地關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)資源的利用率非常低下，數(shù)據(jù)的價(jià)值，特別是海量數(shù)據(jù)的整體價(jià)值沒(méi)有得到體現(xiàn)。試驗(yàn)完成后，數(shù)據(jù)經(jīng)常僅進(jìn)行基本的分析，通常是“一次測(cè)試，再不使用”，未進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和更深層次的數(shù)據(jù)分析，不能持續(xù)提供實(shí)時(shí)、深入的數(shù)據(jù)服務(wù)，難以通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)定量化地全面驗(yàn)證產(chǎn)品各屬性的內(nèi)在關(guān)系。

隨著航天飛行器裝備及試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，面對(duì)過(guò)去常年累積的、目前不斷產(chǎn)生的、未來(lái)持續(xù)呈指數(shù)形式增長(zhǎng)的海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理與分析手段已經(jīng)無(wú)法滿足裝備研制與優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求。為充分利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)價(jià)值，迫切需要開(kāi)展試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理與挖掘技術(shù)研究。

2 飛行器智能故障診斷方法

測(cè)控試驗(yàn)數(shù)據(jù)量大、參數(shù)多，人工實(shí)時(shí)判讀效率低下，開(kāi)展基于數(shù)據(jù)挖掘的飛行器故障診斷技術(shù)研究對(duì)解決構(gòu)建參數(shù)知識(shí)庫(kù)、實(shí)時(shí)異常監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)問(wèn)題具有決定性作用。其核心思想是研究利用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能算法，對(duì)歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，通過(guò)分析參數(shù)數(shù)據(jù)在每次試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)鏈條特性，以及與其它參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性概率，參數(shù)的數(shù)據(jù)趨勢(shì)特征，形成飛行器參數(shù)知識(shí)模型庫(kù)，與人工梳理的故障模型庫(kù)結(jié)合，采用混合模式對(duì)飛行器當(dāng)前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)。

基于數(shù)據(jù)挖掘的飛行器故障診斷技術(shù)首先對(duì)參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理分析，然后利用聚類分類算法對(duì)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及影響概率進(jìn)行分類，之后對(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯等機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)參數(shù)值及參數(shù)間變化關(guān)系進(jìn)行學(xué)習(xí)，經(jīng)過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的反復(fù)學(xué)習(xí)后，確定參數(shù)的閥值及數(shù)據(jù)鏈特征，再對(duì)當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，給出參數(shù)故障診斷的結(jié)果。具體分為離線訓(xùn)練學(xué)習(xí)建模階段和在線實(shí)時(shí)診斷階段。

2.1 離線訓(xùn)練學(xué)習(xí)建模階段

離線訓(xùn)練學(xué)習(xí)建模階段主要采用基于數(shù)據(jù)挖掘的算法建立飛行器參數(shù)知識(shí)模型庫(kù)，學(xué)習(xí)過(guò)程如圖1所示。

圖1 離線學(xué)習(xí)階段框架

2.1.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理主要完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，將參數(shù)進(jìn)行變換，形成可直接用于挖掘和分析的參數(shù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要包括求均值、方差、斜率、頻譜等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的初步加工。

2.1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)注

離線訓(xùn)練數(shù)據(jù)需要進(jìn)行標(biāo)注。需要注意的是，不是所有的歷史數(shù)據(jù)都需要標(biāo)注，因?yàn)檫@樣會(huì)帶來(lái)極大的工作量并且對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型效果的提升有限，適當(dāng)選取有代表性的數(shù)據(jù)標(biāo)注即可。最新的技術(shù)也支持通過(guò)少量標(biāo)注來(lái)自動(dòng)標(biāo)注歷史數(shù)據(jù)，甚至無(wú)需標(biāo)注就可以進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。將標(biāo)注好的歷史數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，常用的比例是9:1或者4:1，也可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3 數(shù)據(jù)挖掘

挑選數(shù)據(jù)的特征是數(shù)據(jù)挖掘中的重要步驟，由于特征過(guò)多可能會(huì)帶來(lái)過(guò)擬合的問(wèn)題，所以需要用特征工程技術(shù)對(duì)特征進(jìn)行選取，合并、裁剪一些特征。根據(jù)不同的需求可以采用不同算法，如圖2所示。

圖2 挖掘算法庫(kù)

1)利用基于Kmeans、Clusteam、決策樹(shù)等聚類算法，對(duì)歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，獲取單個(gè)參數(shù)值的變化范圍，進(jìn)而獲取參數(shù)判據(jù)及變化數(shù)據(jù)鏈特征知識(shí)；

2)基于貝葉斯、支持向量機(jī)、Apriori等關(guān)聯(lián)規(guī)則模型學(xué)習(xí)算法獲取參數(shù)與參數(shù)之間的狀態(tài)關(guān)聯(lián)概率特征，獲取參數(shù)狀態(tài)強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則知識(shí)；

3)基于退化速率的通用預(yù)測(cè)模型、指數(shù)平滑、相關(guān)向量回歸算法，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取參數(shù)的趨勢(shì)特征模型，建立參數(shù)的趨勢(shì)特征知識(shí)庫(kù)。

結(jié)合Spark、MapReduce等分布式計(jì)算的框架，可以有效地處理海量數(shù)據(jù)，通過(guò)訓(xùn)練和不斷地參數(shù)調(diào)優(yōu)得到效果最好的分類模型。

2.2 在線實(shí)時(shí)診斷階段

在線實(shí)時(shí)診斷階段結(jié)合故障模型庫(kù)進(jìn)行綜合決策診斷。通過(guò)將診斷知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)與實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，分析當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)的是否存在異常或趨勢(shì)性變化，同時(shí)運(yùn)用數(shù)據(jù)知識(shí)與故障模型知識(shí)進(jìn)行決策診斷，從而發(fā)現(xiàn)航天飛行器可能存在的潛在故障，提前預(yù)測(cè)，將風(fēng)險(xiǎn)降低到最小。

飛行器實(shí)時(shí)故障診斷業(yè)務(wù)場(chǎng)景如圖3所示，實(shí)時(shí)接收火箭前端測(cè)試設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)流，對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)聚類關(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分類，根據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)鏈特征對(duì)參數(shù)值結(jié)果進(jìn)行分析判定；根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則模型知識(shí)，對(duì)比參數(shù)的狀態(tài)與其它參數(shù)狀態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則是否匹配，進(jìn)行分析判定；根據(jù)參數(shù)趨勢(shì)特征知識(shí)，對(duì)參數(shù)趨勢(shì)變化進(jìn)行判定。在診斷處理異常參數(shù)后，與故障模型庫(kù)的參數(shù)特征進(jìn)行綜合診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的定位和預(yù)測(cè)。

圖3 基于數(shù)據(jù)挖掘的飛行器故障診斷業(yè)務(wù)執(zhí)行圖

3 實(shí)例

飛行器故障診斷問(wèn)題可以看作一個(gè)二分類問(wèn)題，使用常用的SVM、邏輯回歸等可以達(dá)到較好的分類效果，但是由于這些算法不能捕捉到數(shù)據(jù)中的非線性特征，所以存在一定的瓶頸。樹(shù)模型可以較好地捕捉到非線性特征，被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)中。常用的樹(shù)模型包括隨機(jī)森林和梯度提升決策樹(shù)(gradient boosting decision tree，簡(jiǎn)稱GBDT)。

這里我們借助XGBoost(一個(gè)優(yōu)化的分布式梯度增強(qiáng)庫(kù))作為梯度提升決策樹(shù)的實(shí)現(xiàn)。我們以5次飛行器總檢查試驗(yàn)中的配電器數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，共計(jì)117987幀數(shù)據(jù)，分別被標(biāo)注為正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)，每幀數(shù)據(jù)包括當(dāng)前指令I(lǐng)D以及30個(gè)配電器參數(shù)值。隨機(jī)將數(shù)據(jù)集拆分為訓(xùn)練集(64%)、驗(yàn)證集(16%)和測(cè)試集(20%)。在特征工程階段，我們將當(dāng)前指令I(lǐng)D做了one-hot編碼(單熱編碼)，生成了22個(gè)特征，加上原來(lái)的30個(gè)連續(xù)值特征，共52個(gè)特征。

在這里，我們對(duì)比了邏輯回歸和樹(shù)模型兩種算法。我們借助XGBoost(一個(gè)優(yōu)化的分布式梯度增強(qiáng)庫(kù))作為梯度提升決策樹(shù)的實(shí)現(xiàn)。在樹(shù)模型中，我們?cè)O(shè)置XGBoost中樹(shù)的最大深度為6，“objective”參數(shù)設(shè)置為“binary:logistic”，即作為二分類問(wèn)題，訓(xùn)練輪數(shù)為50(即生成50棵決策樹(shù))。以AUC(area under ROC curve)作為評(píng)估指標(biāo)，得到結(jié)果如表1所示。

表1 算法指標(biāo)評(píng)估結(jié)果

在測(cè)試集上，我們選用不同的閾值進(jìn)行故障判別，不同算法在不同閾值情況下的精確率、召回率和F1值如表2所示。

表2 不同閾值下兩種算法對(duì)比結(jié)果

可以看到，樹(shù)模型的AUC指標(biāo)表現(xiàn)更優(yōu)，召回率更高，對(duì)故障更敏感，模型的整體表現(xiàn)更好。

4 基于數(shù)據(jù)挖掘的飛行器故障診斷系統(tǒng)探究

4.1 飛行器故障診斷系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

飛行器故障診斷系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、計(jì)算層、服務(wù)層和應(yīng)用層，如圖4所示。

圖4 基于大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合、存儲(chǔ)與管理圖

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)需要的各類數(shù)據(jù)，涵蓋結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中，采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用文件的形式存放半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

計(jì)算層：通過(guò)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理框架滿足大數(shù)據(jù)的處理能力，并實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)的集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)抽取再存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)管理，主要有大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)處理三大部分內(nèi)容。所有這些功能都圍繞大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的分布式文件系統(tǒng)展開(kāi)。本系統(tǒng)擬采用hadoop 分布式文件系統(tǒng) (HDFS：hadoop distributed file system)構(gòu)建HDFS 集群，并在hadoop接口基礎(chǔ)上構(gòu)建整個(gè)文件管理系統(tǒng)。隨著SQL-on-Hadoop數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)，表明hadoop與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的有機(jī)整合已進(jìn)入技術(shù)成熟期，Hadoop+RDBMS的混合通用型數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和服務(wù)方面的發(fā)展趨勢(shì)。

服務(wù)層：包括基礎(chǔ)服務(wù)和分析處理服務(wù)兩部分?；A(chǔ)服務(wù)包括數(shù)據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)資源交換、數(shù)據(jù)資源共享、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)安全等為數(shù)據(jù)的處理提供服務(wù)；分析處理服務(wù)提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)，包括特征提取、趨勢(shì)分析、故障診斷、機(jī)理模型、狀態(tài)評(píng)估分析等，為裝備的故障診斷與評(píng)估提供必要的服務(wù)算法。每個(gè)核心模塊需提供相應(yīng)的API接口，包含數(shù)據(jù)查詢接口、數(shù)據(jù)上傳、下載接口、集成第三方軟件接口，這些接口主要提供給試驗(yàn)分析控件、可視化控件等外部系統(tǒng)調(diào)用。

應(yīng)用層：應(yīng)用層為系統(tǒng)提供與用戶交互的功能，以及基于安全機(jī)制的上線運(yùn)行。應(yīng)用層主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘算法配置、離線訓(xùn)練、在線診斷、結(jié)果可視化等功能。

4.2 基于數(shù)據(jù)挖掘的故障診斷服務(wù)流程

基于數(shù)據(jù)挖掘的故障診斷主要是調(diào)用離線訓(xùn)練形成的飛行器參數(shù)知識(shí)模型庫(kù)，對(duì)實(shí)時(shí)存入的新試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷與趨勢(shì)分析，分析故障原因，記錄故障處理過(guò)程。

1)數(shù)據(jù)加載:將挖掘所要使用到的數(shù)據(jù)從HDFS文件系統(tǒng)和Hbase中加載至實(shí)時(shí)緩存區(qū)，供上層數(shù)據(jù)快速調(diào)用。

2)數(shù)據(jù)處理:從HDFS文件中，獲取輸入的數(shù)據(jù)。并將處理結(jié)果也保存在HDFS文件系統(tǒng)中，為數(shù)據(jù)挖掘發(fā)展所經(jīng)過(guò)的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)加載、提取、清理、轉(zhuǎn)換，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，形成規(guī)范化數(shù)據(jù)格式。

3)數(shù)據(jù)挖掘算法配置：在線完成對(duì)各類常用數(shù)據(jù)挖掘算法參數(shù)配置修改，與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)接口關(guān)聯(lián)匹配，支持算法包括PLS、PCA等多元統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法、KMean、Clusteam、決策樹(shù)等聚類算法，樸素貝葉斯、支持向量機(jī)、Apriori等關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，最大特征相似集和粒計(jì)算的診斷決策技術(shù)和廣義高斯核函數(shù)決策類算法，退化速率的通用預(yù)測(cè)模、相關(guān)向量回歸預(yù)測(cè)類算法等。

4)離線訓(xùn)練：根據(jù)選擇的數(shù)據(jù)算法、參數(shù)配置值以及關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集，在線運(yùn)行算法模型進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，利用MapReduce并行計(jì)算框架，可以大大縮短訓(xùn)練時(shí)間，在獲得參數(shù)故障診斷的知識(shí)后，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

5)基于數(shù)據(jù)挖掘的在線診斷：在飛行器測(cè)試之前，根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果，選用表現(xiàn)較好的模型知識(shí)庫(kù)，與訓(xùn)練所得的知識(shí)進(jìn)行比對(duì)決策，對(duì)實(shí)時(shí)存入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線故障診斷。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)算法開(kāi)展飛行器故障診斷的方法，采用對(duì)歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，獲取形成飛行器參數(shù)知識(shí)模型庫(kù)，分析當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)的異常和趨勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器開(kāi)展快速、有效的故障診斷，對(duì)飛行器健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估具有重大意義。通過(guò)探討基于數(shù)據(jù)挖掘的飛行器故障診斷系統(tǒng)框架構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的飛行器智能故障診斷技術(shù)的系統(tǒng)化、自動(dòng)化、成熟化，為下一步的工作提供指導(dǎo)。