[發明專利]一種復雜多態衛星系統可靠性分析方法及系統

有效

• 申請號: 201810964764.0
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109871563B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 謝廷峰;黃睿;馮雅妮
• 申請（專利權）人: 深圳市欣頓智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N7/01;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明公開一種復雜多態衛星系統可靠性分析方法及系統，該方法包括根據復雜多態衛星系統的結構邏輯關系，采用多級貝葉斯網絡MBN構建多層多態的貝葉斯網絡模型；貝葉斯網絡模型中每個非根子節點均具有獨立的二態父節點，非根子節點中的葉節點為多態子節點；根據根節點的概率分布，通過二態衛星系統可靠性分析的壓縮算法I?CA和推斷算法I?IA逐層獲得所有二態非根子節點的概率分布；根據非根子節點中多態子節點的二態父節點的概率分布，通過多態衛星系統可靠性分析的壓縮及推斷算法ICIA獲得多態子節點的概率分布。解決了二態衛星系統可靠性分析方法用在復雜多態衛星系統中導致的不適用及準確性低問題，實現了對復雜多態衛星系統可靠性準確分析。

技術領域

本發明涉及多態衛星系統技術領域，尤其是一種復雜多態衛星系統可靠 性分析方法及系統。

背景技術

在衛星系統的設計中，可靠性分析是一個關鍵的問題。目前系統可靠性 分析技術主要有貝葉斯網絡(簡稱BN)，可靠性框圖(簡稱RBD)，蒙特卡洛仿 真(簡稱MCS)，通用生成函數(簡稱UGF)，故障樹分析(簡稱FTA)等等。在 這些方法中，BN的不確定性推理和圖形表達能力使得其成為分析系統可靠性 的有力工具。

隨著衛星系統功能的增多，其系統組件的數量也變得越來越多，這也就 導致組件的狀態組合數呈指數增長。因此，基于BN分析復雜衛星系統可靠性 的其中一個主要挑戰是模型復雜度隨著衛星組件個數的增多而呈指數增長。 由于受計算平臺計算能力的限制，增長的模型復雜度使得分析衛星系統的可 靠性而變得更具挑戰性。雖然隨著科學技術的發展，出現了超級計算機、云 計算等計算能力強大的計算平臺，但是這些計算平臺的使用成本較高。因此， 降低復雜衛星系統BN可靠性模型的復雜度成為了一個亟待解決的問題。

在對復雜衛星系統建模時，降低BN模型復雜度的主要工作是減少BN中 每個節點的節點概率表(NPT)的記憶存儲需求。為了解決這個問題，Tien和Kiureghian提出了用于二態系統BN建模和可靠性分析的壓縮算法(CA)和推 斷算法(IA)，即將衛星系統狀態假設為二態。但在實際過程中，由于衛星系 統功能復雜，在軌運行狀態、在軌工作模式以及運行環境的變化等因素使得 衛星系統可能出現降額工作的狀態。可靠性分析中的二態系統模型假設不再 適用于復雜多態衛星系統。

具體體現在以下兩個方面：

1)在壓縮NPT的Pr(Ch＝1|C₁,C₂,…,C_n)列的過程中，并不是所有具有相同組 成數字的“phrase”都可以劃分到同一類型的“phrase”。

2)在推斷過程中，消除父節點C_i后得到的的一些參數有時會不在其 取值范圍內，有些參數實際上不存在。

發明內容

本發明提供一種復雜多態衛星系統可靠性分析方法及系統，用于克服現 有技術中的缺陷，提高可靠性分析的適用性和準確性，進一步提高分析效率。

為實現上述目的，本發明提出一種復雜多態衛星系統可靠性分析方法， 其特征在于，包括：

步驟1，根據復雜多態衛星系統的結構邏輯關系，采用多級貝葉斯網絡 MBN構建多層多態的貝葉斯網絡模型；所述貝葉斯網絡模型中每個非根子節點 均具有獨立的二態父節點，其中所述非根子節點中的葉節點為多態子節點；

步驟2，所述貝葉斯網絡模型中，根據根節點的概率分布，通過二態衛星 系統可靠性分析的壓縮算法I-CA和推斷算法I-IA逐層獲得所有二態非根子 節點的概率分布；

步驟3，根據所述非根子節點中多態子節點的二態父節點的概率分布，通 過多態衛星系統可靠性分析的壓縮及推斷算法ICIA獲得所述多態子節點的概 率分布。