[发明专利]基于集群故障的无人机集群任务可靠度分析方法

权利要求书

1.基于集群故障的无人机集群任务可靠度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、从功能实体、信息交互、使用方式与流程方面找寻集群故障，确定无人机集群各个层次需要考虑的故障类型；步骤S1中，集群故障包括：实体故障、信息传输故障、过程故障；

S2、通过故障判据得出集群故障的故障致因，确定无人机集群各个层次在任务中的规定功能；

S3、根据集群故障对无人机集群的可靠性进行度量，将集群任务分解为阶段任务，将集群的某一阶段任务划分为若干个时间上连续且不相互重叠的子阶段任务，针对每个子阶段任务，进行可靠性模型构建，对集群任务可靠度进行计算，找出影响任务可靠度的原因；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、阶段任务分解；

S32、确定故障判据；

S33、确定任务时间模型；

S34、确定任务环境；

S35、建立任务可靠性框图；

S36、建立集群阶段任务可靠度的数学模型，分别建立实体故障、信息传输故障、过程故障的计算模型，计算并修正；

所述步骤S36中，集群阶段任务可靠度：

设集群任务可以分解为K项阶段任务，阶段任务k的可靠度用下述公式计算：

表示群阶段任务k的实体可靠度，表示群阶段任务k的信息传输可靠度，表示群阶段任务k的过程可靠度；

信息传输可靠度用下述公式计算：

其中，表示阶段任务k的信息传输时延，表示阶段任务k允许的信息传输时延，表示阶段任务k的信息正确率，表示阶段任务k要求的信息正确率，表示阶段任务k的信息丢失率，表示阶段任务k允许的信息丢失率，N_A表示同时满足3种要求的信息数，N_SM表示传输的信息总数；

阶段任务k信息平均传输延时的计算如下：

其中TS_i为第i类信息传输延时，i＝1，2，…，I；I为信息总类别数；

过程可靠度用下述公式计算：

其中，表示阶段任务k的平均任务在线响应时间，表示阶段任务k允许的任务在线响应时间；N_XY表示阶段任务k中当任务变化发生变化时在线响应时间满足任务要求的次数，N_XYSM表示阶段任务k中任务变化的总次数；

的计算如下：

其中，Txy_i为阶段任务k第i次任务变化时的响应时间，i＝1，2，…，m；m为任务变化总次数；

群的任务可靠度R_Q计算如下：

或

ω_k表示阶段任务k的权重，

2.根据权利要求1所述的基于集群故障的无人机集群任务可靠度分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，

实体故障：主要指集群硬件和软件的故障，包括通信构件故障；

信息传输故障：集群在任务中出现信息传输延迟、内容错误或丢失的问题，达不到规定要求的状态；

过程故障：集群的反应过程慢到影响任务完成。

3.根据权利要求2所述的基于集群故障的无人机集群任务可靠度分析方法，其特征在于，所述无人机集群包括：

单元层：能够独立完成简单的任务活动的单件装备；

平台层：为了一项共同任务，搭载不同装备具有不同能力的各种无人机系统；

集群层：根据无人机能力和特点，由完成不同任务的无人机平台，按照一定的编制关系组成的任务集群，完成不同任务；以及

体系层：由各类型无人机集群组成。

4.根据权利要求3所述的基于集群故障的无人机集群任务可靠度分析方法，其特征在于，所述单元层和平台层只考虑实体故障，集群层和体系层需要考虑实体故障、信息传输故障和过程故障。

5.根据权利要求2所述的基于集群故障的无人机集群任务可靠度分析方法，其特征在于，所述实体故障的故障致因为：软硬件自身的可靠性水平、自然环境、战场环境、使用强度、人为因素、碰撞；

信息传输故障的故障致因为：通信构件自身性能不足或配置不合理，协议不当；

过程故障的故障致因为：使用策略、规则、业务流程设置不当，部署位置不合理，任务规划方案不合理，航迹设计不当，编队不当、作战流程编排不当。