基于联邦对比学习的航天器故障诊断研究
Study of spacecraft fault diagnosis based on federated comparative learning
1. 上海理工大学 管理学院, 上海 200093
2. 上海市静安区业余大学(上海开放大学静安分校), 上海 200040

摘要
航天器故障诊断通常通过判读遥测参数实现,然而,遥测到的时间序列数据由航天器各个关键设备采集,呈非独立同分布(Non - Independent Identically Distribution,Non-IID),传统的联邦学习方法在面对此类数据时,会因为局部模型更新导致模型偏移。针对上述问题,提出联邦优化算法——联邦对比时序诊断FclTAD,主要通过分析航天器Non-IID时序数据,判断某时刻航天器是否存在异常,能及时进行干预。首先建立了联邦对比时序诊断算法,算法分为局部更新和全局聚合两阶段,局部更新利用自编码器,有效捕捉时间序列中的长期依赖和非线性关系,引入联合对比正则化损失,增强模型故障诊断的判别能力;其次考虑传感器之间的差异,全局聚合阶段,通过规范化和加权聚合策略,适当修正不一致的局部更新,减少错误更新对全局模型的负面影响。最后,利用NASA公开数据集MSL和SMAP以及机器预测服务器数据集(PSM)进行仿真实验。实验结果表明,所提出的方法与其他方法相比,在航天器Non-IID时序数据故障诊断精确度可提高约14.37%,调整后F1值提高约7.82%,在保护航天器数据隐私的同时,既考虑了“客户漂移”问题,又较好的利用了局部和全局模型的内在关系。
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2024.11.0481
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2025年第42卷 第7期
发布历史
[2025-03-13] 优先出版
引用本文
杨夏洁, 林子谦, 徐丹丹, 等. 基于联邦对比学习的航天器故障诊断研究 [J]. 计算机应用研究, 2025, 42 (7). (2025-03-14). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.11.0481. (Yang Xiajie, Lin Ziqian, Xu Dandan, et al. Study of spacecraft fault diagnosis based on federated comparative learning [J]. Application Research of Computers, 2025, 42 (7). (2025-03-14). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.11.0481. )
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- Application Research of Computers
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刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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