[发明专利]一种天地一体化网络系统可用性确定方法

摘要

本发明涉及一种天地一体化网络系统可用性确定方法，首先计算出单轨位的可用性和星座构型参数，然后利用贝叶斯网络构建天地一体化网络系统可用性模型，最后用蒙特卡洛仿真对天地一体化网络系统可用性进行评价可得到一定置信度下的系统可用性。本发明能够反映天地一体化网络系统动态可维修和网络化特点，适用于由多种轨道类型卫星组成的混合星座的可用性分析与评价，为制定合理的星座备份方案提供量化依据，为我国大型复杂天地一体化网络系统的研制建设提供重要的专业技术支持。

主权项

1.一种天地一体化网络系统可用性确定方法，所述天地一体化网络系统包括空间段和地面控制段，空间段包括多颗不同类型但功能相似的卫星，地面控制段用于控制、监测空间段；其特征在于步骤如下：(1)根据地面控制段对于空间段中卫星的监测数据得到各卫星的中断参数；所述中断参数包括短期计划中断的平均故障间隔时间及其平均修复时间、短期非计划中断的平均故障间隔时间及其平均修复时间、长期计划中断的平均故障间隔时间及其平均修复时间、长期非计划中断的平均故障间隔时间及其平均修复时间；所述短期计划中断的平均故障间隔时间是指连续两次对卫星的计划维修活动之间的时间间隔；所述短期计划中断的平均修复时间是指多次对卫星的计划维修活动所用时间的平均值；所述短期非计划中断平均故障间隔时间是指卫星连续两次出现可修复的故障之间的时间间隔；所述短期非计划中断的平均修复时间是指多次对卫星的可修复故障进行维修所用的时间的平均值；所述长期计划中断的平均故障间隔时间是指卫星的设计使用寿命；所述长期计划中断的平均修复时间是指将计划中的替换卫星从发射到入轨所需的时间；所述长期非计划中断的平均故障间隔时间是指卫星从启用到遇到不可修复的故障之间的时间间隔；所述长期非计划中断的平均修复时间是指从空间段中卫星发生不可修复故障到替换卫星入轨之间的时间间隔；(2)对步骤(1)中得到多颗卫星的多组中断参数进行抽样，得到样本，并设定样本数量等于仿真次数N；(3)对步骤(2)中得到的样本，使用马尔科夫链进行建模，得到单轨位可用性模型，之后通过公式计算得到单轨位平均可用性A，其中，λ为单轨位的失效率，μ为单轨位的修复率，且i＝1,2,3,4，MTBF₁为短期计划中断的平均故障间隔时间，MTBF₂为短期非计划中断平均故障间隔时间，MTBF₃为长期计划中断的平均故障间隔时间，MTBF₄为长期非计划中断的平均故障间隔时间；MTTR₁为短期计划中断的平均修复时间，MTTR₂为短期非计划中断的平均修复时间，MTTR₃为长期计划中断的平均修复时间，MTTR₄为长期非计划中断的平均修复时间；λ₁为短期计划中断的失效率，λ₂为短期非计划中断的失效率，λ₃为长期计划中断的失效率，λ₄为长期非计划中断的失效率，μ₁为短期计划中断的修复率，μ₂为短期非计划中断的修复率，μ₃为长期计划中断的修复率，μ₄为长期非计划中断的修复率；(4)通过公式计算得到星座构型参数CV，其中，L为将空间段中的卫星对地球的覆盖面积等分成的块数，Area为空间段中的卫星对地球的覆盖面积，area_i为第i块的面积，area_i＝Area/L；t₀为预设的仿真初始时刻，Δt为预设的仿真步长，n取值为0,1,…,N‑1,N，ΔT为预设的总仿真时间，且ΔT＝Δt×N；PDOP_t,i为t时刻第i块面积的平面定位精度因子；PDOP_max为预设的平面定位精度因子的最大值；(5)根据步骤(3)中得到的单轨位平均可用性和步骤(4)中得到的星座构型参数建立天地一体化网络系统的贝叶斯网络模型，之后再根据所述单轨位平均可用性、星座构型参数和所建立的贝叶斯网络模型计算得到天地一体化网络系统的可用性，之后进入步骤(6)；(6)通过蒙特卡洛仿真方法对步骤(5)中得到的天地一体化网络系统的可用性进行评价，仿真次数即为N，得到本次仿真带有置信度的天地一体化网络系统的可用性结果。