[发明专利]多层卫星系统可靠性建模方法及设计优化方法

权利要求书

1.一种多层卫星系统可靠性建模方法，其特征在于，所述方法包括：

系统结构分解：将多层卫星系统的所有元素按照自下而上的顺序构建若干个二层结构模块；

寿命信息更新：按照从底层至顶层的顺序，根据经验寿命分布依次对二层结构模块进行更新，获取系统更新寿命分布；

可靠性建模：根据系统更新寿命分布，计算系统的可靠性。

2.根据权利要求1所述的多层卫星系统可靠性建模方法，其特征在于，系统结构分解中，按照升序从底层至顶层对系统各个层级进行编号，底层为最小的组件层，编号为Level1，顶层为系统层，编号为Level N，定义第i层的第j个元素为λ_ij，其中1≤i≤N；对于第i层的所有元素，其中2≤i≤N，为每个元素λ_ij构建一个两层结构模块，定义为M_ij，该模块包含元素λ_ij及其在i-1层的子元素。

3.根据权利要求2所述的多层卫星系统可靠性建模方法，其特征在于，寿命信息更新中，利用贝叶斯融合过程对二层结构模块进行更新。

4.根据权利要求3所述的多层卫星系统可靠性建模方法，其特征在于，可靠性建模中，通过下述公式获取系统可靠性：

式中，R_s(t)表示系统可靠性，F_s(t)表示寿命的累积分布函数，f_s(t)表示系统更新寿命分布，T表示寿命的随机变量。

5.一种多层卫星系统可靠性设计优化方法，其特征在于，所述方法包括：

确定优化变量和优化目标，

给定约束条件，约束条件包括：可靠性不低于设计人员给定的可靠性下限要求；

根据优化变量、优化目标和约束条件，建立可靠性设计优化模型；

根据可靠性设计优化模型筛选符合要求的设计变量，

其中，选取优化变量为底层基本单元的数目，设计域定义为：其中，k＝1，...，N_total，n_k表示基本单元的数目，和分别表示基本单元数目的上下限，N_total表示基本单元的总数。

6.根据权利要求5所述的多层卫星系统可靠性设计优化方法，其特征在于，选取卫星总成本最小作为优化目标，设每一个待优化的基本单元U_k的成本为c_k，总成本计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的多层卫星系统可靠性设计优化方法，其特征在于，约束条件包括：卫星总质量M_satellite不超过设计人员给定的总质量上限要求M_{sat_budget}；

设每个基本单元U_k的质量为m_k，则有：

8.根据权利要求7所述的多层卫星系统可靠性设计优化方法，其特征在于，约束条件包括：卫星总成本C_satellite不超过设计人员给定的总成本上限要求C_{sat_budget}：

9.根据权利要求8所述的多层卫星系统可靠性设计优化方法，其特征在于，卫星系统的可靠性设计优化模型如下：

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