本科毕业论文-基于Web卫星电池故障诊断系统前台设计与实现（精选文档）

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　基于Web的卫星电池故障诊断系统前台的设计与实现 摘 要

　本文简要介绍了卫星电池故障诊断系统的研制背景和卫星故障诊断技术的发展，并介绍了本项目中采用的关键技术及其特点。

　本文主要内容是对该系统前台的设计与实现。具体工作如下：

　1. 分析和研究软件需求规格说明，了解并分析软件功能需求，并了解软件外部接口需求、适应性需求、安全性需求、保密性需求、软件环境需求、计算机资源需求，以软件质量、设计与实现约束、人员、培训、软件保障、验收交付等需求。

　2. 讨论满足这些需求的系统实施方案，研究系统总体架构，并确定实现系统前台的关键技术。

　3. 采用讨论中确定的技术，逐步实现系统前台，并对实现后的系统前台做测试和展示。

　关键词：

　卫星电池，故障诊断，前台，设计与实现

　Design and Implementation for the Front of Satellite Battery Fault

　Diagnosis System Abstract

　In this paper, we made an introduction to backgrounds of satellite battery fault diagnosis system, and briefly introduced the phylogeny of satellite fault diagnosis technology. We also made an overview for several kinds of technology essential in this program. The main content of this article is the design and implementation of the front for the Satellite Battery Fault Diagnosis System. My specific work is as follows: 1) Analyze and study on the software requirements specification, comprehend the software functional requirements, external interface requirements, fitness needs, security needs, and confidentiality requirements, software environment, computer resource requirements, software quality, design and implementation of the constraint, personnel, training, software security, acceptance of delivery, etc. 2) Discuss the implementation that meet those needs, the system general structure, and determine the key technologies to realize system at the front, interface, and make appropriate consideration for further expansions. 3) Use the technologies discussed above, realize, test and deliver on schedule.

　Key words ：Satellite Battery, Fault Diagnosis, Front, Design and Implementation

　目

　录

　摘 要 ............................................................................ I Abstract .................................................................................................................................................... II 1 绪论 .......................................................................... 1 1.1 研究背景................................................................... 1 1.1.1 课题来源 ............................................................... 2 1.1.2 星电源系统 ............................................................. 3 1.1.3 故障诊断难点和发展趋势 ................................................. 4 1.2 国内外研究现状 ............................................................. 5 1.3 研究目标与内容 ............................................................. 7 1.4 论文结构组织 ............................................................... 7 2 相关技术综述 .................................................................. 8 2.1 两种软件系统体系结构的介绍 ................................................. 8 2.1.1 两种结构的比较 ......................................................... 8 2.1.2 Web 应用程序系统结构 .................................................. 9 2.2 几个关键技术的介绍 ......................................................... 9 2.2.1 Maven ....................................................................................................................................9 2.2.2 JSF ....................................................................................................................................... 10 2.2.3 Spring .................................................................................................................................. 10 2.2.4 Hibernate ............................................................................................................................ 11 3 系统功能需求 ................................................................. 13 3.1 卫星电池故障诊断系统的功能需求 ............................................ 14 3.1.1 故障智能诊断需求 ...................................................... 14 3.1.2 性能衰退预测需求 ...................................................... 14 3.1.3 知识库管理需求 ........................................................ 15 3.1.4 数据库管理需求 ........................................................ 15 3.2 卫星电池故障诊断系统基本流程 .............................................. 16 3.3 主要数据实体 .............................................................. 17

　 3.3.1 数据实体 .............................................................. 17 3.3.2 各数据实体的实体关系表示 .............................................. 18 3.4 本章小结.................................................................. 19 4 系统前台实现 ................................................................. 20 4.1 前台架构设计 .............................................................. 20 4.1.1 平台前端架构设计 ...................................................... 20 4.1.2 各模块的实现方式 ...................................................... 21 4.4 主要实体的数据表 .......................................................... 22 4.4.1 卫星（Satellite）的数据表 ................................................ 22 4.4.2 服务器（Server）的数据表 ............................................... 22 4.4.3 模型（Model）的数据表 ................................................. 23 4.4.4 命题（Proposition）的数据表 ............................................. 23 4.4.5 表达式（Expression）的数据表 ............................................ 24 4.4.6 规则集（Rule Set）的数据表 .............................................. 24 4.5 主要模块的开发 ............................................................ 24 4.5.1 实体层的实现 .......................................................... 25 4.5.2 数据访问层的实现 ...................................................... 26 4.5.3 业务逻辑层的实现 ...................................................... 27 4.5.4 backing Bean 层的实现 .................................................. 28 4.6 本章小结 .................................................................. 29 5

　实验 ......................................................................... 30 5.1 实验环境的搭建 ............................................................ 30 5.2 主要工程文件的配置 ........................................................ 30 5.2.1 Maven 项目的创建 ..................................................... 31 5.2.2 Spring 配置文件........................................................ 32 5.2.3 JSF 配置文件 .......................................................... 33 5.3 知识库管理 ................................................................ 33 5.4 卫星管理 .................................................................. 35 5.5

　诊断 ...................................................................... 36

　 5.6

　预测 ...................................................................... 37 5.7

　本章小结 .................................................................. 38 6 总结与展望 .................................................................... 39 6.1 工作总结 .................................................................. 39 6.2 工作展望.................................................................. 39 致谢 ........................................................................... 40 参考文献 ....................................................................... 41

　 1 绪论

　 1.1 研究背景

　故障诊断与处理是飞机、航天器、电站设备、轨道交通等复杂产品系统领域的重大科技问题。智能故障诊断技术是复杂系统故障预警、故障快速识别、自修复、寿命预测的关键技术，对避免发生重大生命财产安全事故具有重要意义。世界先进的装备制造商都高度重视发展智能故障诊断技术，其中波音、NASA、GE 和 Rolls-Royce 等公司都建立了先进的实时智能故障诊断系统。如罗.罗公司通过建立全球发动机的实时智能故障诊断系统，实现了对发动机的实时监测、故障诊断、预测预警和快速维修，2007年其销售收入的 53.7%来源于故障诊断与维修服务发展智能故障诊断技术是促进我国制造业走向高端的重要途径。大型装备制造企业利用智能故障诊断技术，能够向用户提供重大装备的在线监测、远程诊断和维修大修等服务，将极大地提升装备产品的附加值。

　随着卫星研发、制造技术，以及功能种类的不断提升，卫星系统的组成变得愈加复杂，对智能故障诊断技术需求非常迫切。在如此庞大复杂和投资巨大的系统中，人们迫切需要提高卫星的可靠性和安全性，降低卫星系统在轨运行时的故障发生率，避免可能导致的灾难性后果和巨大的经济损失。如：

　（1）1993年8月，美国火星探测器“火星观测者”在即将进入火星轨道的前三天， 其最常用的行波管放大器的发射机在准备过程中突然关闭，导致地面与该探测器失去了联络。

　（2）1998年5月，波音公司601型卫星的控制处理器发生故障，卫星失去了姿态控制，发生了翻滚； （3）2000年11月，英国STRV1D卫星的通讯系统出现异常，丧失了指令接收功能，成了标准的“聋星”。

　（4）2000年11月，印度INSA-2B卫星丧失对地指向功能，造成重大损失。

　（5）2003年5月，美国陆地卫星7号星上的主要对地观测仪出现了故障，丧失了对地球的观测功能，给地球科学界造成了“创伤”。

　（6）2006 年，鑫诺二号定点过程中没有及时发现故障，致使太阳帆板和天线未能

　全部展开，导致任务失败。

　（7）2007 年，我国某在轨型号发生一翼蓄电池输出突然为零，导致整星可用功率减少，整星适用性下降。

　（8）2008 年，我国某在轨型号发生蓄电池充电阵输出下降，导致蓄电池充电时间延长，整星适用性下降。

　为此，国内外众多研究机构都开展了针对在轨卫星故障诊断相关理论和技术的研究工作，以期及时、准确、有效地进行故障诊断，并通过相应的维护措施，减少致命故障的发生。卫星故障诊断理论的发展，对于延长卫星在轨运行寿命，并有力支持后续设计的持续改进等方面均具有重要的意义。

　从世界上航天先进国家的经验来看，采用自动化、自主化与智能化的故障诊断技术可以不断提高卫星的可靠性与运行寿命。美国是最早开展故障诊断技术研究的国家，已在故障诊断方面做了大量的研究与实践工作，并逐步将研究重点转向故障的形成过程， 即性能衰退的趋势预测，以最大程度地避免故障的发生。而国内针对卫星故障诊断技术的研究则起步较晚，所开发的大部分故障诊断系统基本上还属于实验原型阶段，尚未形成系统化的技术体系，距离实用化阶段还有不少差距，且主要以地面诊断、故障识别为主，缺乏对在轨运行卫星故障诊断和性能衰退趋势预测支持的系统支撑手段。

　随着我国航天事业的蓬勃发展，在轨运行的卫星数量逐年增多，型号系列日益丰富， 运行寿命要求不断提高，如何确保整星的安全稳定运行，及时发现与处理故障，并通过对卫星性能衰退的趋势分析和预测，有效避免故障的发生已成为卫星在轨管理的重点， 加之我国近年来研制与发射的卫星数量逐年增多，任务量快速增长，对卫星的可靠性和寿命要求也不断提升，因此研制对于卫星的故障诊断平台就显得特别重要。

　1.1.1 课题来源

　本毕业设计课题来源于国...