[发明专利]一种复杂多态卫星系统可靠性分析方法及系统

说明书

本发明公开一种复杂多态卫星系统可靠性分析方法及系统，该方法包括根据复杂多态卫星系统的结构逻辑关系，采用多级贝叶斯网络MBN构建多层多态的贝叶斯网络模型；贝叶斯网络模型中每个非根子节点均具有独立的二态父节点，非根子节点中的叶节点为多态子节点；根据根节点的概率分布，通过二态卫星系统可靠性分析的压缩算法I‑CA和推断算法I‑IA逐层获得所有二态非根子节点的概率分布；根据非根子节点中多态子节点的二态父节点的概率分布，通过多态卫星系统可靠性分析的压缩及推断算法ICIA获得多态子节点的概率分布。解决了二态卫星系统可靠性分析方法用在复杂多态卫星系统中导致的不适用及准确性低问题，实现了对复杂多态卫星系统可靠性准确分析。

技术领域

本发明涉及多态卫星系统技术领域，尤其是一种复杂多态卫星系统可靠 性分析方法及系统。

背景技术

在卫星系统的设计中，可靠性分析是一个关键的问题。目前系统可靠性 分析技术主要有贝叶斯网络(简称BN)，可靠性框图(简称RBD)，蒙特卡洛仿 真(简称MCS)，通用生成函数(简称UGF)，故障树分析(简称FTA)等等。在 这些方法中，BN的不确定性推理和图形表达能力使得其成为分析系统可靠性 的有力工具。

随着卫星系统功能的增多，其系统组件的数量也变得越来越多，这也就 导致组件的状态组合数呈指数增长。因此，基于BN分析复杂卫星系统可靠性 的其中一个主要挑战是模型复杂度随着卫星组件个数的增多而呈指数增长。 由于受计算平台计算能力的限制，增长的模型复杂度使得分析卫星系统的可 靠性而变得更具挑战性。虽然随着科学技术的发展，出现了超级计算机、云 计算等计算能力强大的计算平台，但是这些计算平台的使用成本较高。因此， 降低复杂卫星系统BN可靠性模型的复杂度成为了一个亟待解决的问题。

在对复杂卫星系统建模时，降低BN模型复杂度的主要工作是减少BN中 每个节点的节点概率表(NPT)的记忆存储需求。为了解决这个问题，Tien和Kiureghian提出了用于二态系统BN建模和可靠性分析的压缩算法(CA)和推 断算法(IA)，即将卫星系统状态假设为二态。但在实际过程中，由于卫星系 统功能复杂，在轨运行状态、在轨工作模式以及运行环境的变化等因素使得 卫星系统可能出现降额工作的状态。可靠性分析中的二态系统模型假设不再 适用于复杂多态卫星系统。

具体体现在以下两个方面：

1)在压缩NPT的Pr(Ch＝1|C₁,C₂,…,C_n)列的过程中，并不是所有具有相同组 成数字的“phrase”都可以划分到同一类型的“phrase”。

2)在推断过程中，消除父节点C_i后得到的的一些参数有时会不在其 取值范围内，有些参数实际上不存在。

发明内容

本发明提供一种复杂多态卫星系统可靠性分析方法及系统，用于克服现 有技术中的缺陷，提高可靠性分析的适用性和准确性，进一步提高分析效率。

为实现上述目的，本发明提出一种复杂多态卫星系统可靠性分析方法， 其特征在于，包括：

步骤1，根据复杂多态卫星系统的结构逻辑关系，采用多级贝叶斯网络 MBN构建多层多态的贝叶斯网络模型；所述贝叶斯网络模型中每个非根子节点 均具有独立的二态父节点，其中所述非根子节点中的叶节点为多态子节点；

步骤2，所述贝叶斯网络模型中，根据根节点的概率分布，通过二态卫星 系统可靠性分析的压缩算法I-CA和推断算法I-IA逐层获得所有二态非根子 节点的概率分布；

步骤3，根据所述非根子节点中多态子节点的二态父节点的概率分布，通 过多态卫星系统可靠性分析的压缩及推断算法ICIA获得所述多态子节点的概 率分布。