一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，首先計(jì)算出單軌位的可用性和星座構(gòu)型參數(shù)，然后利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性模型，最后用蒙特卡洛仿真對(duì)天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性進(jìn)行評(píng)價(jià)可得到一定置信度下的系統(tǒng)可用性。本發(fā)明能夠反映天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可維修和網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)，適用于由多種軌道類(lèi)型衛(wèi)星組成的混合星座的可用性分析與評(píng)價(jià)，為制定合理的星座備份方案提供量化依據(jù)，為我國(guó)大型復(fù)雜天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研制建設(shè)提供重要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，屬于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由空間段和地面控制段組成?？臻g段通常由多顆類(lèi)型和功能相似的衛(wèi)星組成；地面控制段為支持整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的地面設(shè)施，由主控站、監(jiān)測(cè)站、注入站以及通信和輔助系統(tǒng)組成?？臻g段和地面控制段緊密聯(lián)系，天體一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的服務(wù)依賴(lài)于空間段，而空間段則受到地面控制段的控制、監(jiān)測(cè)和影響。
[0003]系統(tǒng)可用性是指在規(guī)定的時(shí)間和服務(wù)區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)能夠提供正常服務(wù)性能水平的概率。對(duì)于空間段由同一軌道類(lèi)型衛(wèi)星組成的天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可選用馬爾科夫鏈進(jìn)行系統(tǒng)可用性建模分析。隨著多軌道類(lèi)型混合星座的出現(xiàn)，馬爾科夫鏈方法已不適用，因此需要一種新的可用性建模、分析與評(píng)價(jià)方法。
[0004]傳統(tǒng)的可用性技術(shù)一般只考慮衛(wèi)星自身故障時(shí)星座的可用性，難以適應(yīng)天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展要求。而在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，地面控制段的故障和失效也會(huì)對(duì)星座可用性造成影響，從而影響系統(tǒng)的可用性。因此，必須兼顧空間段和地面控制段的中斷情況，才能真實(shí)反映系統(tǒng)的可用性，從而為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)等方面的工程決策提供有效的專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，解決了多軌道衛(wèi)星組成的天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的分析與確定問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，所述天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括空間段和地面控制段，空間段包括多顆不同類(lèi)型但功能相似的衛(wèi)星，地面控制段用于控制、監(jiān)測(cè)空間段；步驟如下:
[0008](I)根據(jù)地面控制段對(duì)于空間段中衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到各衛(wèi)星的中斷參數(shù)；所述中斷參數(shù)包括短期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間、短期非計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間、長(zhǎng)期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間、長(zhǎng)期非計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間；
[0009]所述短期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間是指連續(xù)兩次對(duì)衛(wèi)星的計(jì)劃維修活動(dòng)之間的時(shí)間間隔；
[0010]所述短期計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指多次對(duì)衛(wèi)星的計(jì)劃維修活動(dòng)所用時(shí)間的平均值；
[0011]所述短期非計(jì)劃中斷平均故障間隔時(shí)間是指衛(wèi)星連續(xù)兩次出現(xiàn)可修復(fù)的故障之間的時(shí)間間隔；
[0012]所述短期非計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指多次對(duì)衛(wèi)星的可修復(fù)故障進(jìn)行維修所用的時(shí)間的平均值；
[0013]所述長(zhǎng)期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間是指衛(wèi)星的設(shè)計(jì)使用壽命；
[0014]所述長(zhǎng)期計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指將計(jì)劃中的替換衛(wèi)星從發(fā)射到入軌所需的時(shí)間；
[0015]所述長(zhǎng)期非計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間是指衛(wèi)星從啟用到遇到不可修復(fù)的故障之間的時(shí)間間隔；
[0016]所述長(zhǎng)期非計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指從空間段中衛(wèi)星發(fā)生不可修復(fù)故障到替換衛(wèi)星入軌之間的時(shí)間間隔；
[0017](2)對(duì)步驟(1)中得到多顆衛(wèi)星的多組中斷參數(shù)進(jìn)行抽樣，得到樣本，并設(shè)定樣本數(shù)量等于仿真次數(shù)N ；
[0018](3)對(duì)步驟(2)中得到的樣本，使用馬爾科夫鏈進(jìn)行建模，得到單軌位可用性模型，之后通過(guò)公式2 = 7^計(jì)算得到單軌位平均可用性A，其中，λ為單軌位的失效率，μ為單
軌份的修復(fù)率，
【權(quán)利要求】
1.一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，所述天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括空間段和地面控制段，空間段包括多顆不同類(lèi)型但功能相似的衛(wèi)星，地面控制段用于控制、監(jiān)測(cè)空間段；其特征在于步驟如下: (1)根據(jù)地面控制段對(duì)于空間段中衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到各衛(wèi)星的中斷參數(shù)；所述中斷參數(shù)包括短期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間、短期非計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間、長(zhǎng)期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間、長(zhǎng)期非計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間及其平均修復(fù)時(shí)間； 所述短期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間是指連續(xù)兩次對(duì)衛(wèi)星的計(jì)劃維修活動(dòng)之間的時(shí)間間隔； 所述短期計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指多次對(duì)衛(wèi)星的計(jì)劃維修活動(dòng)所用時(shí)間的平均值； 所述短期非計(jì)劃中斷平均故障間隔時(shí)間是指衛(wèi)星連續(xù)兩次出現(xiàn)可修復(fù)的故障之間的時(shí)間間隔； 所述短期非計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指多次對(duì)衛(wèi)星的可修復(fù)故障進(jìn)行維修所用的時(shí)間的平均值； 所述長(zhǎng)期計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間是指衛(wèi)星的設(shè)計(jì)使用壽命； 所述長(zhǎng)期計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指將計(jì)劃中的替換衛(wèi)星從發(fā)射到入軌所需的時(shí)間； 所述長(zhǎng)期非計(jì)劃中斷的平均故障間隔時(shí)間是指衛(wèi)星從啟用到遇到不可修復(fù)的故障之間的時(shí)間間隔； 所述長(zhǎng)期非計(jì)劃中斷的平均修復(fù)時(shí)間是指從空間段中衛(wèi)星發(fā)生不可修復(fù)故障到替換衛(wèi)星入軌之間的時(shí)間間隔； (2)對(duì)步驟(1)中得到多顆衛(wèi)星的多組中斷參數(shù)進(jìn)行抽樣，得到樣本，并設(shè)定樣本數(shù)量等于仿真次數(shù)N; (3)對(duì)步驟(2)中得到的樣本，使用馬爾科夫鏈進(jìn)行建模，得到單軌位可用性模型，之后通過(guò)公式X = A計(jì)算得到單軌位平均可用性A，其中，λ為單軌位的失效率，μ為單軌位的修復(fù)率，且
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，其特征在于:所述步驟(2)中的樣本是通過(guò)拉丁超立方抽樣獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性確定方法，其特征在于:所述根據(jù)單軌位平均可用性和星座構(gòu)型參數(shù)建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型通過(guò)如下方式進(jìn)行: 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型組成，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)為空間段中所有的衛(wèi)星，所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)為所述天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可用性；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)包括可用和不可用兩種，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)可用狀態(tài)由所述單軌位可用性表示，數(shù)學(xué)模型由星座構(gòu)型參數(shù)表示。
【文檔編號(hào)】H04B17/00GK103731221SQ201410010791
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】鄭恒, 李海生, 周波, 顧長(zhǎng)鴻, 劉金燕, 陳鳳熹, 楊卓鵬, 龔佩佩 申請(qǐng)人:中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所