[发明专利]卫星控制系统可重构性确定方法

说明书

技术领域

本发明属航空航天领域，涉及一种基于功能树的卫星控制系统可重构性确定方法。

背景技术

随着科技发展，卫星已在国防军事、通信、气象等各个领域发挥着不可替代的作用。为了应对卫星在轨可能发生的各种故障，提高运行质量，必须确保在故障发生后，及时采取有效措施使故障影响降至最低，这是从系统层面克服产品固有可靠性不足，提高卫星运行可靠性和延长寿命的有效手段。由于卫星无法在轨维修，一般只能采用重构的方式恢复系统功能，因此要提高卫星的故障处理能力，需要在设计阶段引入可重构性设计。

可重构性度量是卫星可重构性设计的基础，但由于卫星可重构性设计刚刚起步，目前还没有形成系统的可重构性度量指标，更没有相应的可重构性度量方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于功能树的卫星控制系统可重构性度量方法，从而实现对卫星控制系统的可重构能力进行定量分析，为卫星的可重构性设计提供依据。

本发明的技术解决方案是：卫星控制系统可重构性确定方法，步骤如下：

(1)构建卫星控制系统功能树，功能树的树根为卫星控制系统的总功能，总功能包括姿态控制、轨道控制、帆板控制三个功能，每个功能分为测量功能、控制器和执行机构三个子功能，子功能作为功能树的树干，实现子功能的部件作为功能树的树叶，功能树的不同层次之间根据卫星控制系统的功能实现方式采用与门或或门进行连接；

(2)根据功能树不同层次间的与或关系，采用下行法或者上行法确定功能树的割集族C，所述割集族C中的元素为割集，割集为实现卫星控制系统功能的部件集合；

(3)将步骤(2)中确定的割集族C进行吸收处理，得到功能树的最小割集族C_min；最小割集族C_min中的元素为最小割集c_min，最小割集c_min为实现卫星控制系统功能所需的最少部件的集合。所述的吸收处理为：

(3.1)选取割集族C中包含部件最少的割集c_min，并将c_min放入最小割集族C_min，判断其余割集中是否包含c_min中的所有部件，若包含所有部件，则从割集族C中剔除包含c_min所有部件的割集，若不包含，转步骤(3.2)；

(3.2)在割集族C中重新选取包含部件最少的割集c_min，从步骤(3.1)循环执行，直至割集族C变为空集；

(4)对卫星控制系统进行故障模式影响分析FMEA，确定卫星控制系统的故障模式、故障发生概率和故障严酷度；

(5)确定步骤(4)中的故障模式i的可重构度γ_i：在最小割集族C_min中将每个故障模式对应的部件所在的最小割集删除，判断最小割集族C_min是否为空集，若为空集，则该故障模式不可重构，即γ_i＝0；反之，该故障模式可重构，即γ_i＝1；

(6)确定卫星控制系统的可重构率R：

R=Σi=1mwiγiΣi=1mwi]]>

其中，w_i为根据故障模式i的严酷度、发生概率确定的加权系数，m为总的故障模式个数。