[發(fā)明專利]一種空間人-機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性綜合建模與動(dòng)態(tài)仿真方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210125439.1
• 申請(qǐng)日: 2022-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN114626200A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周文明;李孝鵬;張桅;覃沙;張姍姍;高樹成;呂明博;李一釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/08
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發(fā)明公開了一種空間人?機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性綜合建模與動(dòng)態(tài)仿真方法，包括：對(duì)空間人?機(jī)系統(tǒng)的組成進(jìn)行分析，明確安全性影響因素；對(duì)空間人?機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)過程進(jìn)行分析，構(gòu)建任務(wù)過程安全性評(píng)估基準(zhǔn)模型；構(gòu)建因素邏輯模型；確定各類安全性影響因素的狀態(tài)觸發(fā)機(jī)制；構(gòu)建安全性結(jié)構(gòu)函數(shù)；構(gòu)建任務(wù)過程安全性評(píng)估綜合集成模型，并注入狀態(tài)轉(zhuǎn)移觸發(fā)機(jī)制；基于注入狀態(tài)轉(zhuǎn)移觸發(fā)機(jī)制后的任務(wù)過程安全性評(píng)估綜合集成模型，進(jìn)行不確定性動(dòng)態(tài)仿真分析，得到不確定性動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果；根據(jù)不確定性動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果，進(jìn)行空間人?機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性仿真結(jié)果分析，得到空間人?機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性指標(biāo)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有基于PSA方法的安全性仿真分析方法的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于系統(tǒng)安全性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空間人-機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性綜合建模與動(dòng)態(tài)仿真方法。

背景技術(shù)

安全性事故是人-機(jī)系統(tǒng)人為差錯(cuò)、設(shè)備故障及環(huán)境擾動(dòng)及其耦合作用突破控制措施，不受約束地傳播和演化的結(jié)果，事故表現(xiàn)為一系列不期望事件的發(fā)生，事故本質(zhì)是系統(tǒng)控制措施的相繼失效。安全性影響因素是導(dǎo)致空間人-機(jī)系統(tǒng)安全性事故發(fā)生和傳播的直接原因。系統(tǒng)安全行為特性會(huì)受到人員、裝設(shè)備以及環(huán)境的諸多不安全因素的影響，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)制造水平的提高，人員因素導(dǎo)致事故的比例已達(dá)到了70％以上。我國(guó)載人航天雖然沒發(fā)生過重大事故，但也出現(xiàn)過一些險(xiǎn)情和差錯(cuò)，如出艙艙門開啟不暢、返回艙著陸未及時(shí)切傘等。

國(guó)外早期人-機(jī)系統(tǒng)安全性評(píng)估技術(shù)研究以平臺(tái)自身安全性研究為主，但數(shù)次重大安全性事故使得國(guó)外同時(shí)開展了人因可靠性研究和應(yīng)用，人因可靠性建模與分析成為人-機(jī)系統(tǒng)安全性技術(shù)研究的重點(diǎn)。國(guó)外空間人-機(jī)系統(tǒng)安全性建模與仿真技術(shù)研究以概率安全評(píng)價(jià)(PSA)為核心，綜合考慮人因可靠性(HR)和空間環(huán)境對(duì)系統(tǒng)安全性的影響，并針對(duì)國(guó)際空間站、航天飛機(jī)、軌道空間飛機(jī)OSP、載人救援飛船CRV、載人探月飛船CEV等空間人-機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了安全性建模和仿真分析工程應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)近年來逐步開展了人-機(jī)系統(tǒng)安全性評(píng)估技術(shù)研究，主要包括兩個(gè)方面，一方面以機(jī)子系統(tǒng)為研究對(duì)象，將人子系統(tǒng)作為安全性影響因素，通過人為差錯(cuò)分析量化研究機(jī)子系統(tǒng)安全性能。另外一方面以人子系統(tǒng)為對(duì)象，將人子系統(tǒng)置身于人-機(jī)系統(tǒng)總體安全約束之下，研究人子系統(tǒng)需要滿足的可靠性安全性要求。目前國(guó)內(nèi)人-機(jī)系統(tǒng)安全性評(píng)估還未應(yīng)用于空間人-機(jī)系統(tǒng)，且方法較多基于PRA方法。

從上述國(guó)內(nèi)外技術(shù)研究情況可知，國(guó)外空間人-機(jī)系統(tǒng)安全性評(píng)估技術(shù)研究以概率安全評(píng)價(jià)(PSA)為核心，國(guó)內(nèi)還未有效的空間人-機(jī)系統(tǒng)安全性評(píng)估方法，且無法綜合考慮人的因素、軟硬件設(shè)備因素以及環(huán)境因素耦合條件下的系統(tǒng)安全性評(píng)估方法。

由于系統(tǒng)安全性評(píng)估與系統(tǒng)可靠性評(píng)估工作同等重要，且隨著設(shè)備可靠性不斷提高，人的因素開始凸顯出來，有必要考慮多因素耦合條件下的系統(tǒng)安全性。

綜上可知，現(xiàn)有的以概率安全評(píng)價(jià)(PSA)為核心系統(tǒng)安全性分析方法無法動(dòng)態(tài)表達(dá)空間人-機(jī)系統(tǒng)隨著時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過程，也無法對(duì)空間人-機(jī)系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)可能的安全性狀態(tài)演化過程進(jìn)行描述，因此從動(dòng)態(tài)仿真分析角度考慮，PSA方法具有靜態(tài)特點(diǎn)，因此，需要采用動(dòng)態(tài)仿真的方法來獲取系統(tǒng)安全性動(dòng)態(tài)過程及相應(yīng)的指標(biāo)參數(shù)變化情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間人-機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性綜合建模與動(dòng)態(tài)仿真方法，旨在克服現(xiàn)有基于PSA方法的安全性仿真分析方法的不足。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種空間人-機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安全性綜合建模與動(dòng)態(tài)仿真方法，包括：

對(duì)空間人-機(jī)系統(tǒng)的組成進(jìn)行分析，明確空間人-機(jī)系統(tǒng)任務(wù)過程中的安全性影響因素：人為因素、軟硬件設(shè)備因素和環(huán)境因素；并確定每個(gè)安全性影響因素的失效分布函數(shù)；

對(duì)空間人-機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)過程進(jìn)行分析，從任務(wù)角度構(gòu)建空間人-機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)過程安全性評(píng)估基準(zhǔn)模型；