[發(fā)明專(zhuān)利]基于隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)的星座備份策略評(píng)估方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010551432.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111795690B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡敏;王許煜;李強(qiáng);李玖陽(yáng);李菲菲;趙玉龍;張銳;武暾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)航天工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/02;G01C21/24
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 王惠

本申請(qǐng)涉及一種基于隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)的星座備份策略評(píng)估方法及系統(tǒng)，屬于星座運(yùn)行管理技術(shù)領(lǐng)域；方法包括：構(gòu)建單星STPN模型和軌道面STPN模型，并根據(jù)單星STPN模型和軌道面STPN模型建立包含多種備份策略的導(dǎo)航星座STPN模型；根據(jù)導(dǎo)航星座STPN模型中的故障衛(wèi)星數(shù)量和星座CV值，建立可用性模型，并根據(jù)導(dǎo)航星座STPN模型的運(yùn)行成本，建立成本模型；采用可用性模型、成本模型對(duì)導(dǎo)航星座STPN模型進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果從多種備份策略中確定出目標(biāo)備份策略。本申請(qǐng)的方法充分評(píng)估星座中隨機(jī)和確定事件對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊，能有效分析不同備份策略對(duì)星座運(yùn)行參數(shù)的影響，可為導(dǎo)航星座備份策略設(shè)計(jì)優(yōu)化提供量化依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及星座運(yùn)行管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)的星座備份策略評(píng)估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為一個(gè)復(fù)雜的空間系統(tǒng)，導(dǎo)航星座的運(yùn)行管理面臨著許多挑戰(zhàn)。導(dǎo)航星座運(yùn)行過(guò)程中，衛(wèi)星由于受到自身壽命和可靠性的限制，以及復(fù)雜惡劣的太空環(huán)境影響，會(huì)發(fā)生短期故障(可恢復(fù)的故障)或長(zhǎng)期故障(不可恢復(fù)的故障)，從而造成星座服務(wù)性能的下降。因此，為了滿足導(dǎo)航星座系統(tǒng)可用性、連續(xù)性和完整性的嚴(yán)格要求，需要根據(jù)其實(shí)際狀況采取不同的備份策略，以便星座中衛(wèi)星發(fā)生故障時(shí)，盡可能在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)星座的功能。根據(jù)全球定位系統(tǒng)(GPS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略(Galileo)三大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，星座備份策略對(duì)實(shí)現(xiàn)星座連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義，是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

相關(guān)技術(shù)中，通過(guò)建立模型對(duì)星座備份策略進(jìn)行研究，例如：采用Markov方法建立星座模型對(duì)星座備份策略進(jìn)行研究、利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立星座系統(tǒng)可用性模型，并根據(jù)可用性模型的要求提出合理的星座備份策略、針對(duì)大型通信衛(wèi)星利用多級(jí)庫(kù)存理論對(duì)星座進(jìn)行建模，提出了一種基于停泊軌道特性和位置策略的優(yōu)化備份策略，等等。然而，由于星座系統(tǒng)的復(fù)雜性，星座模型的建立面臨著狀態(tài)空間爆炸和資源分配等問(wèn)題，而相關(guān)技術(shù)中的研究為了便于問(wèn)題分析都對(duì)星座模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)對(duì)于星座備份策略的評(píng)估也多采用單一指標(biāo)，這不利于星座備份策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)目的在于提供一種基于隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)的星座備份策略評(píng)估方法及系統(tǒng)，進(jìn)而至少在一定程度上克服了相關(guān)技術(shù)中的星座備份策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)存在不合理的問(wèn)題，為星座系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇提供依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案如下：

一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)的星座備份策略評(píng)估方法，包括：

構(gòu)建單星STPN模型(Stochastic Timed Petri Nets，基于隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)的模型)和軌道面STPN模型，并根據(jù)所述單星STPN模型和軌道面STPN模型建立包含多種備份策略的導(dǎo)航星座STPN模型；

根據(jù)所述導(dǎo)航星座STPN模型中的故障衛(wèi)星數(shù)量和星座CV值，建立可用性模型，并根據(jù)所述導(dǎo)航星座STPN模型的運(yùn)行成本，建立成本模型；

采用所述可用性模型和成本模型對(duì)所述導(dǎo)航星座STPN模型進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果從所述多種備份策略中確定出目標(biāo)備份策略。

在本申請(qǐng)的一種示例性實(shí)施例中，所述單星STPN模型和軌道面STPN模型形成空間子系統(tǒng)，所述方法還包括構(gòu)建地面子系統(tǒng)；

所述根據(jù)所述單星STPN模型和軌道面STPN模型建立導(dǎo)航星座STPN模型，包括：

將所述空間子系統(tǒng)和所述地面子系統(tǒng)通過(guò)共享庫(kù)所的方式進(jìn)行連接，得到所述導(dǎo)航星座STPN模型；

其中，所述地面子系統(tǒng)是根據(jù)投產(chǎn)及發(fā)射補(bǔ)網(wǎng)的過(guò)程所構(gòu)建的投產(chǎn)及發(fā)射補(bǔ)網(wǎng)模型。

在本申請(qǐng)的一種示例性實(shí)施例中，所述構(gòu)建單星STPN模型和軌道面STPN模型具體包括：