[发明专利]卫星控制系统部件的重要度确定方法

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最小割集分析的卫星部件重要度计算方法。

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。为了确保卫星在轨安全与运行质量需要对重要部件进行识别，通过对重要部件加强可靠性设计、硬件冗余或功能冗余设计，从而保证尽可能地减小重要部件的在轨故障率，或使其一旦发生故障后能够实现切换或系统重构，将故障影响降至最低。

目前，在卫星研制过程中，主要依靠FMEA和设计人员的经验来确定部件的重要程度。上述方法一般只能给出单点故障，而不能对部件的重要性进行定量分析，由此得到的识别结果也存在较大的不确定性和随意性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服FMEA技术只能给出单点故障的不足，提供了一种卫星部件重要度的定量分析方法，从而为卫星的可靠性和可重构性设计提供依据。

本发明的技术解决方案是：卫星控制系统部件的重要度确定方法，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)确定功能树中的每个部件的重要度，即

IM=NMNT]]>

其中，I_M表示部件M的重要度，N_M表示该功能树的最小割集族C_min中包含部件M的最小割集的个数，N_T表示最小割集族中所有最小割集的个数。

所述步骤(2)中下行法确定功能树的割集族C步骤如下：

从系统的总功能开始，顺次将上层功能置换为下层子功能，遇到与门，将与门的输入横向写出，遇到或门则将或门的输入竖向串列写出，直到全部门都置换到最低层的部件为止。这样得到每个分支的部件集合为功能树的一个割集，所有割集组成的集合为功能树的割集族C。

所述步骤(2)中上行法确定功能树的割集族C步骤如下：

(2.1)确定功能树中最底层的每个子功能的割集，即如果子功能通过与门实现，则与门输入端的所有部件的集合为子功能的割集；如果子功能通过或门实现，则或门输入端的每个部件均为子功能的一个割集。

(2.2)利用功能树中上下层子功能之间的与门和或门关系确定上层子功能的割集。

对于或门的情况，上层子功能的割集族为或门所有输入端的子功能的割集组成的集合，即：

其中n为或门的输入端个数。

对于与门的情况，上层子功能的割集族为与门每个输入端子功能的任一割集相并组成的割集集合，即：