[发明专利]二层及多层结构的先验融合与更新方法及先验补充方法

权利要求书

1.一种二层结构的先验融合与更新方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)设定：P表示卫星系统结构的系统先验、S表示系统先验的样本数、以及D表示对称相对熵，根据卫星系统结构的结构特征设定样本数初始值S(0)和样本增加步长b；

2)基于样本数初始值S(0)，利用二层结构迭代先验融合与更新方法的单次融合过程，获取更新的系统先验P(0)；

3)设置样本数S(1)，并令S(1)＝S(0)+b；

4)基于样本数S(1)，利用二层结构迭代先验融合与更新方法的单次融合过程，获取更新的系统先验P(1)；

5)计算系统先验P(1)和P(0)间的对称相对熵D(1)；

6)定义循环次数为i，并令i＝1；

7)设置样本数S(i+1)，并令S(i+1)＝S(i)+b；

8)基于样本数S(i+1)，利用二层结构迭代先验融合与更新方法的单次融合过程，获取更新的系统先验P(i+1)；

9)计算系统先验P(i+1)和P(i)间的对称相对熵D(i+1)；

10)检查对称相对熵D(i+1)和D(i)的数值是否均不大于设定值e，若是，输出更新的系统先验P(i+1)；否则，令i＝i+1，返回步骤7；

其中，卫星系统结构的系统先验为卫星系统的理论实验数据；

定义二层结构为φ＝M(θ)，θ表示二层结构中子系统的可靠性向量，φ为二层结构系统的可靠性，M表示子系统与系统之间的可靠性关系，q₁(θ)和q₂(φ)分别表示子系统自然先验和系统自然先验；二层结构迭代先验融合与更新方法的单次融合过程包括如下内容：

基于子系统自然先验q₁(θ)和二层结构φ＝M(θ)，计算诱导系统先验

当二层结构模型为可逆时，利用公式计算诱导系统先验J(φ)表示雅可比矩阵，当二层结构模型为不可逆时，利用数值计算方法计算诱导系统先验

基于几何融合方法，利用公式对诱导系统先验和系统自然先验q₂(φ)进行融合，以获取一个融合系统先验k_α表示归一化常数，α表示融合权重；

当子系统先验和系统先验为连续变量时，将公式转化为进行计算，当子系统先验和系统先验为离散变量时，将公式转化为进行计算；

基于子系统自然先验q₁(θ)、诱导系统先验和融合系统先验利用公式获取一个更新的子系统先验q_θ(θ)；

基于二层结构φ＝M(θ)和更新的子系统先验q_θ(θ)，确定更新的系统先验q_φ(φ)，q_φ(φ)＝P(i)。

2.根据权利要求1所述的二层结构的先验融合与更新方法，其特征在于，所述样本数初始值S(0)和所述样本增加步长b根据二层结构的具体结构特征进行确定。

3.根据权利要求2所述的二层结构的先验融合与更新方法，其特征在于，所述设定值e根据实际要求的系统先验的收敛条件具体给定。

4.根据权利要求3所述的二层结构的先验融合与更新方法，其特征在于，所述对称相对熵D利用式6计算；

D＝(D_KL(R|Q)+D_KL(Q|R))/2 (6)

其中，R(x)和Q(x)分别表示随机变量x的两个概率分布。

5.一种多层结构的先验融合与更新方法，其特征在于，多层结构表示系统结构层数不小于三层，所述多层结构的先验融合与更新方法包括如下步骤：

A1)定义多层结构的层数为N，获取多层结构的所有节点的自然先验，定义层级数为k，并令k＝1；

A2)判断k≤N-1是否满足，若是，将k+1层的每一个父节点与其在k层的子节点组成一个二层结构单元，定义k层和k+1层间的二层结构单元总数为M_k，定义二层结构单元编号为j，令j＝1；否则，进入步骤A6；

A3)判断j≤M_k是否满足，若是，进入步骤A4；否则，令k＝k+1，返回步骤A2；

A4)运用权利要求1至4中任一项所述的二层结构的先验融合与更新方法对第j个二层结构单元进行先验融合与更新处理，获取第j个二层结构单元的所有节点的更新先验，并用更新先验替换自然先验；

A5)令j＝j+1，返回步骤A3；

A6)定义层级数为n，并令n＝N-1；

A7)判断n≥2是否满足，若是，将n层的每一个父节点与其在n-1层的子节点组成一个二层结构单元，定义n-1层和n层间的二层结构单元总数为M_n-1，定义二层结构单元编号为m，令m＝1；否则，进入步骤A11；

A8)判断m≤M_n-1是否满足，若是，进入步骤A9；否则，令n＝n-1，返回步骤A7；

A9)运用权利要求1至4中任一项所述的二层结构的先验融合与更新方法对第m个二层结构单元进行先验融合与更新处理，获取第m个二层结构单元的所有节点的更新先验，并用更新先验替换原有先验；

A10)令m＝m+1，返回步骤A8；

A11)输出多层结构的所有节点的更新先验；

其中，多层结构中，多层结构的底层由卫星的各个组件构成，为卫星的组件层，多层结构的顶层由卫星的系统构成，为卫星的系统层，底层与顶层之间为中间层，中间层由用于关联卫星的各个组件与卫星的系统的分系统构成。