[發(fā)明專利]導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)的可用性分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010555981.1
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN112966402A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊卓鵬;張艷紅;姚應(yīng)權(quán);楊超;馬遠(yuǎn)青;王鑫;李虹;蒲洪波;王家勝;劉瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院;火箭軍裝備部重大專項(xiàng)裝備項(xiàng)目管理中心
• 主分類號: G06F30/22
• 分類號: G06F30/22;G06F30/18;G01S19/38
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發(fā)明公開了導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)的可用性分析方法，實(shí)現(xiàn)了對導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性的全面分析。包括如下步驟：利用廣義隨機(jī)Petri網(wǎng)構(gòu)建導(dǎo)航監(jiān)測站可用性模型，同構(gòu)馬爾科夫鏈狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程，確定導(dǎo)航監(jiān)測站模型的微分方程，得到導(dǎo)航監(jiān)測站的可用性。確定導(dǎo)航監(jiān)測站間傳輸鏈路可用性。確定導(dǎo)航監(jiān)測站間邏輯關(guān)系，以及確定導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間邏輯關(guān)系，并確定導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域狀態(tài)與導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)狀態(tài)的邏輯關(guān)系。基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性模型，確定導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)的可用狀態(tài)概率、降階狀態(tài)概率以及中斷狀態(tài)概率。若導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)處于中斷狀態(tài)，求解各導(dǎo)航監(jiān)測站的中斷狀態(tài)概率，將各導(dǎo)航監(jiān)測站的中斷狀態(tài)概率由高到低的排序，順次對導(dǎo)航監(jiān)測站進(jìn)行故障診斷與排查。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)的可用性分析方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性是表征監(jiān)測網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，是指監(jiān)測網(wǎng)在任一隨機(jī)時(shí)刻需要和開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)，處于可工作或可使用狀態(tài)的程度。上述“任務(wù)”包括：精密定軌與時(shí)間同步、導(dǎo)航信息上行注入、系統(tǒng)完好性監(jiān)測等。與導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性相關(guān)因素包括：導(dǎo)航監(jiān)測站可用性、導(dǎo)航監(jiān)測站間傳輸鏈路可用性、導(dǎo)航監(jiān)測站間邏輯關(guān)系、導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間邏輯關(guān)系等。

導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)導(dǎo)航星座的監(jiān)測、指揮、控制等任務(wù)，其運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)面向用戶承諾的精度、可用性、連續(xù)性和完好性等服務(wù)性能指標(biāo)。工程實(shí)踐表明，導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)是一個軟硬件集成系統(tǒng)，其運(yùn)行狀態(tài)與導(dǎo)航監(jiān)測站的硬件短期故障、硬件長期故障、軟件短期故障、軟件長期故障、軟硬件耦合故障，以及導(dǎo)航監(jiān)測站間傳輸鏈路故障、導(dǎo)航監(jiān)測站間邏輯關(guān)系，導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間邏輯關(guān)系密切相關(guān)。

此外，傳統(tǒng)的導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性研究主要針對導(dǎo)航監(jiān)測站硬件故障進(jìn)行建模研究，較少考慮導(dǎo)航監(jiān)測站的軟件故障和軟硬件耦合故障，較少考慮導(dǎo)航監(jiān)測站間傳輸鏈路故障的共因失效問題。

因此目前亟需一種能夠綜合考慮導(dǎo)航監(jiān)測站各中斷狀態(tài)、導(dǎo)航監(jiān)測站間以及導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間傳輸鏈路邏輯關(guān)系的導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)的可用性分析方法，能夠通過建模的方法對導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行可用性分析，綜合考慮導(dǎo)航監(jiān)測站各中斷狀態(tài)、導(dǎo)航監(jiān)測站間以及導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間傳輸鏈路邏輯關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)對導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性的全面分析，是一種量化的導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性分析，并為導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)中斷提供技術(shù)支持和決策建議。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

步驟一、利用廣義隨機(jī)Petri網(wǎng)構(gòu)建導(dǎo)航監(jiān)測站可用性模型，同構(gòu)馬爾科夫鏈狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程，確定導(dǎo)航監(jiān)測站模型的微分方程，進(jìn)而確定導(dǎo)航監(jiān)測站的可用性。

步驟二、確定導(dǎo)航監(jiān)測站間傳輸鏈路可用性。

步驟三、確定導(dǎo)航監(jiān)測站間邏輯關(guān)系，以及確定導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間邏輯關(guān)系，并確定導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域狀態(tài)與導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)狀態(tài)的邏輯關(guān)系。

步驟四、利用導(dǎo)航監(jiān)測站的可用性、導(dǎo)航監(jiān)測站間傳輸鏈路可用性、導(dǎo)航監(jiān)測站間邏輯關(guān)系以及導(dǎo)航監(jiān)測區(qū)域間邏輯關(guān)系，基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性模型，確定導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)的可用狀態(tài)概率、降階狀態(tài)概率以及中斷狀態(tài)概率。

步驟五、若導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)處于中斷狀態(tài)，利用導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)可用性模型，求解在導(dǎo)航監(jiān)測網(wǎng)處于中斷狀態(tài)的情況下，各導(dǎo)航監(jiān)測站的中斷狀態(tài)概率，將各導(dǎo)航監(jiān)測站的中斷狀態(tài)概率由高到低的排序，按照排序順序順次對導(dǎo)航監(jiān)測站進(jìn)行故障診斷與排查。

進(jìn)一步地，步驟一中，廣義隨機(jī)Petri網(wǎng)構(gòu)建導(dǎo)航監(jiān)測站可用性模型中包含：

總體中斷相關(guān)狀態(tài)，包括：導(dǎo)航監(jiān)測站可用狀態(tài)P_UP(t)、導(dǎo)航監(jiān)測站中斷狀態(tài)P_DOWN(t)、硬件或軟件故障選擇狀態(tài)P_HOS(t)。