[发明专利]一种探月航天器离线任务效能评估系统及其评估方法

权利要求书

1.一种探月航天器离线任务效能评估系统的评估方法，探月航天器离线任务效能评估系统包括基于分布式计算机并行框架和基于模糊综合评估法的探月航天器任务效能评估系统两部分，其特征是：

服务器作为并行框架结构中的主控机，节点服务机i为并行框架结构中的仿真机，服务器将需要进行计算的工程数据分区成小块，之后将各种需要同步实现的任务启动指令通过TCP/IP通信传递给对应任务的节点服务机，对应任务的节点服务机在运算后以TCP/IP通信方式向主控机服务器提供进行效能评估所需要的仿真状态信息——任务执行过程中的各种元素，i＝1、2、……、n；

全寿命效能评估

服务器端输出与数据采集和预处理模块输入相连传递仿真状态信息，数据采集和预处理模块将信息进行预处理后传递给评估方案及计算流程建模模块，评估方案及计算流程建模包括评估算法库、指标体系构建、指标敏感性分析，评估方案及计算流程建模模块基于模糊综合评估法及航天器当前任务进行指标体系构建及敏感性分析，得出全寿命效能评估方案，对离线任务进行效能评估，其中全寿命效能评估采用模糊综合评估法具体包括：

首先确定评估指标及评估等级：

设u_i为刻画被评估对象的m种因素即评估指标、v_j为刻画每一因素所出状态的n种决断即评估等级,i＝1,2…，m；j＝1,2,…,n；

其次构造单因素模糊评估矩阵：

确定因素u_i对评语v_j的隶属度u_i(v_j)，进而得到单因素模糊评估矩阵：

其中：r_ij为确定因素u_i对评语v_j的隶属度，模糊集合的隶属度函数包括以下6种形态：

(1)线性隶属度函数：u(x)＝1-kx；

(2)隶属度函数：u(x)＝exp(-kx)；

(3)凹或凸形隶属度函数：u(x)＝1-ax^k；

(4)柯西隶属度函数：u(x)＝1/(1+kx²)；

(5)岭形隶属度函数：

(6)正态隶属度函数：

然后确定评估指标的权重系数：

采用综合集成赋权法或模糊层次分析法进行计算，设权重向量表示为

式中：a_i为权重向量中的元素，

之后进行模糊合成，将和进行模糊合成运算：

其中：为模糊合成算子，b_j为模糊合成中的元素，j＝1,2,…,n，模糊合成算子有以下几种：

(1)主因素决定型M(∨，∧)，即

(2)主因素突出I型M(·,Λ)，即

(3)主因素突出II型即

(4)加权平均型M(·，+)，即

同时采用4种数学模型分别得出不同的排序，然后利用Borda数法，集结多个决策排序结果：

设X＝(x₁,x₂,…,x_n)是参与决策的群体集合，U＝(u₁,u₂,…,u_m)是m个备择方案即意见集，U中每个u_i对X中的个体排成一个序称为第i个意见，u_i是元素的一个线性序，令B_i(x)表示第i个意见中后于x的元素个数，又令B(x)称为x的Borda数；

若各意见重要性不同，则赋予权重，再求Borda数则X中元素按Borda数的大小得到一个新的排序；

最后根据加权平均对模糊综合评估结果向量进行处理与分析：

加权平均原则将等级看作一种相对位置，使其连续化，用“1，2，…，n”依次表示各等级，并称其为各等级的秩，然后用中对应的分量将各等级的秩加权求和，得到被评事物的相对位置，加权平均原则表示为

式中k₀为特定系数，k₀＝1或k₀＝2；

评估报告生成：

全寿命效能评估模块将结果输出为评估报告，评估报告中包括评估主体、评估对象、评估目标、评估手段、评估实施及效能分析表，其中效能分析表详细列出每项评估指标所得到的评估等级及最终得到的效能值，评估报告生成具体包括：

第一步：用户勾选需要显示的信息，评估主体、评估对象、评估目标、评估手段、评估实施及效能分析表，提交至服务器进行处理；

第二步：服务器获取、整理卫星执行任务的仿真数据以及效能评估数据；

第三步：在完成用户需要显示的信息整合后，将用户需要的信息生成用于输出的word文件，并送至评估报告模块；

第四步：评估报告模块将评估报告输出至用户；

评估结果可视化：

评估结果可视化部分基于Cesium和ECharts实现，其中Cesium部分将航天器执行任务时的信息，包括航天器执行任务时的位置、姿态及关键事件进行可视化显示；ECharts部分使用图表方式显示信息，包括折线图、柱状图、地图、关系图、树状图；将卫星的位置(x,y,z)、速度(V_X,V_Y,V_Z)、四元数(q₀,q₁,q₂,q₃)以图表的形式显示出来，具体包括：

Cesium显示模块流程：

第一步：用户勾选需要显示的信息，包括卫星名称、时间名称，提交至服务器进行处理；

第二步：服务器获取、整理卫星执行任务的仿真数据，根据CMZL文件中对卫星的轨道、姿态数据的格式和描述方式的规定：系统提供的轨道数据应以PV形式表示；姿态数据应以姿态四元数q₀,q₁,q₂,q₃形式表示；事件信息以事件名称、发生时间表示；

第三步：在完成用户需要显示的信息整合后，将卫星信息、轨道信息以及时间信息生成用于显示的CZML文件，并送至可视化模块；

第四步：Cesium模块通过Cesium.CzmlDataSource.load()方法加载CZML文件，实现卫星在线、实时显示；

ECharts显示模块流程：

第一步：用户勾选需要显示的信息，包括图表类型、数据类型，提交至服务器进行处理；

第二步：服务器获取、整理需要显示的数据；系统根据不同数据信息生成ECharts的html文件；

第三步：在完成用户需要显示的信息整合后，将生成完毕的html文件送至可视化模块；

第四步：ECharst模块加载html文件，实现数据图表的显示。