[發明專利]一種航天任務安全性可靠性仿真方法及系統

在審

• 申請號: 202211723881.0
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN115964881A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 彭祺擘;胡云鵬;張海聯;邢雷;武新峰;倪慶;呂紀遠;黃冉
• 申請（專利權）人: 中國航天員科研訓練中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種航天任務安全性可靠性仿真方法，其特征在于，包括：

在復雜航天任務設計階段時，將所涉及的各系統分解為多個具有邏輯關系的層級并確定各層級對應的故障模式；

以各底層對應的各故障模式發生情況，從各系統中進行數據采樣；

以所述數據采樣為輸入數據，按照預先構建的故障邏輯仿真模型進行多次蒙特卡洛打靶仿真，統計每次仿真后各類后果的出現次數；

基于各類后果的出現次數計算各類后果出現的頻率；

其中，所述后果的類型至少包括下述中的一種或多種：任務正常、任務失敗、任務推遲；所述故障邏輯仿真模型以復雜航天任務涉及的各系統中各功能對應的節點所在的各層以及各節點的關系所確定的參數圖進行構建。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障邏輯仿真模型構建包括：

將復雜航天任務涉及的各系統按功能分解為多個層級；

基于故障模式的傳遞關系建立各層級的故障傳遞邏輯；所述故障傳遞邏輯包括故障模式及故障模式間的邏輯關系；

提取故障傳遞邏輯中涉及的典型故障模式，并對所述典型故障模式進行參數化表示；

以參數化的故障模式為邏輯節點，并根據故障模式間的邏輯關系連接所有邏輯節點，生成故障邏輯仿真模型。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述典型故障模式至少包括下述中的一種或幾種：與時間無關的常值分布、與時間相關的累積分布。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于故障模式的傳遞關系建立各層級的故障傳遞邏輯，包括：

利用系統正向設計產生的功能模型，生成每一層故障模式間的橫向傳遞關系；

通過對系統開展失效模式及后果分析FMEA和故障樹分析FTA，生成不同層級間故障模式的縱向傳遞關系；

其中，所述傳遞關系包括橫向傳遞關系和縱向傳遞關系。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用系統正向設計產生的功能模型，生成每一層故障模式間的橫向傳遞關系，包括：

根據功能或邏輯架構表達的系統正常功能的組成關系，映射出每一層級所有組成功能的邏輯；

所述邏輯包含：串行邏輯關系和并行邏輯關系。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述提取故障傳遞邏輯中涉及的典型故障模式，并對所述典型故障模式進行參數化表示，包括：

分別提取串行邏輯關系和并行邏輯關系中的典型故障傳遞邏輯節點；

使用系統建模語言SysML約束塊建立串行邏輯關系和并行邏輯關系中的典型邏輯節點的模型，并定義其輸入輸出端口和基于故障模式的傳遞關系建立邏輯節點約束屬性的定義。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述使用系統建模語言SysML約束塊建立串行邏輯關系和并行邏輯關系中的典型邏輯節點的模型，并定義其輸入輸出端口，包括：

對于串行邏輯關系的典型邏輯節點：包含1個輸出端口和兩個輸入端口，輸入端口包含前置故障模式和后置故障模式；輸出端口為兩故障模式串聯后后續可能發生事件的描述；

對于并行邏輯關系的典型邏輯節點：包含1個輸入端口和1個輸出端口，輸入端口為一個匯聚節點，連接所有可能并發的故障模式，輸出端口為所有故障模式并聯后后續可能發生事件的描述。

8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，

對于串行邏輯關系的典型邏輯節點，所述基于故障模式的傳遞關系建立邏輯節點約束屬性的定義包括：只有當前置故障模式中表示故障未發生的標識符為真時，才會讀取后置故障模式中表示故障發生情況的標識符，否則將輸出前置故障模式中表示故障發生情況的標識符；

對于并行邏輯關系的典型邏輯節點，所述基于故障模式的傳遞關系建立邏輯節點約束屬性的定義包括：比較所有輸入端故障模式中故障發生情況的標識符，取最嚴重的后果所對應的標識符作為輸出。