一種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法，首先計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)絡構(gòu)建天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性模型，最后用蒙特卡洛仿真對天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性進行評價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)絡系統(tǒng)動態(tài)可維修和網(wǎng)絡化特點，適用于由多種軌道類型衛(wèi)星組成的混合星座的可用性分析與評價，為制定合理的星座備份方案提供量化依據(jù)，為我國大型復雜天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)的研制建設提供重要的專業(yè)技術支持。
【專利說明】—種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法，屬于網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠性【技術領域】。
【背景技術】
[0002]天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)一般由空間段和地面控制段組成?？臻g段通常由多顆類型和功能相似的衛(wèi)星組成；地面控制段為支持整個系統(tǒng)正常運行的地面設施，由主控站、監(jiān)測站、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)絡系統(tǒng)提供的服務依賴于空間段，而空間段則受到地面控制段的控制、監(jiān)測和影響。
[0003]系統(tǒng)可用性是指在規(guī)定的時間和服務區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)能夠提供正常服務性能水平的概率。對于空間段由同一軌道類型衛(wèi)星組成的天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)，可選用馬爾科夫鏈進行系統(tǒng)可用性建模分析。隨著多軌道類型混合星座的出現(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、分析與評價方法。
[0004]傳統(tǒng)的可用性技術一般只考慮衛(wèi)星自身故障時星座的可用性，難以適應天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)的發(fā)展要求。而在系統(tǒng)實際運行中，地面控制段的故障和失效也會對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，才能真實反映系統(tǒng)的可用性，從而為系統(tǒng)設計、研制、建設、運行和維護等方面的工程決策提供有效的專業(yè)技術支持。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的技術解決問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種天地一體化網(wǎng)絡系統(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)絡系統(tǒng)可靠性的分析與確定問題。
[0006]本發(fā)明的技術解決方案是:
[0007]一種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法，所述天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)包括空間段和地面控制段，空間段包括多顆不同類型但功能相似的衛(wèi)星，地面控制段用于控制、監(jiān)測空間段；步驟如下:
[0008](I)根據(jù)地面控制段對于空間段中衛(wèi)星的監(jiān)測數(shù)據(jù)得到各衛(wèi)星的中斷參數(shù)；所述中斷參數(shù)包括短期計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間、短期非計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間、長期計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間、長期非計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間；
[0009]所述短期計劃中斷的平均故障間隔時間是指連續(xù)兩次對衛(wèi)星的計劃維修活動之間的時間間隔；
[0010]所述短期計劃中斷的平均修復時間是指多次對衛(wèi)星的計劃維修活動所用時間的平均值；
[0011]所述短期非計劃中斷平均故障間隔時間是指衛(wèi)星連續(xù)兩次出現(xiàn)可修復的故障之間的時間間隔；
[0012]所述短期非計劃中斷的平均修復時間是指多次對衛(wèi)星的可修復故障進行維修所用的時間的平均值；
[0013]所述長期計劃中斷的平均故障間隔時間是指衛(wèi)星的設計使用壽命；
[0014]所述長期計劃中斷的平均修復時間是指將計劃中的替換衛(wèi)星從發(fā)射到入軌所需的時間；
[0015]所述長期非計劃中斷的平均故障間隔時間是指衛(wèi)星從啟用到遇到不可修復的故障之間的時間間隔；
[0016]所述長期非計劃中斷的平均修復時間是指從空間段中衛(wèi)星發(fā)生不可修復故障到替換衛(wèi)星入軌之間的時間間隔；
[0017](2)對步驟(1)中得到多顆衛(wèi)星的多組中斷參數(shù)進行抽樣，得到樣本，并設定樣本數(shù)量等于仿真次數(shù)N ；
[0018](3)對步驟(2)中得到的樣本，使用馬爾科夫鏈進行建模，得到單軌位可用性模型，之后通過公式2 = 7^計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
軌份的修復率，
【權利要求】
1.一種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法，所述天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)包括空間段和地面控制段，空間段包括多顆不同類型但功能相似的衛(wèi)星，地面控制段用于控制、監(jiān)測空間段；其特征在于步驟如下: (1)根據(jù)地面控制段對于空間段中衛(wèi)星的監(jiān)測數(shù)據(jù)得到各衛(wèi)星的中斷參數(shù)；所述中斷參數(shù)包括短期計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間、短期非計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間、長期計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間、長期非計劃中斷的平均故障間隔時間及其平均修復時間； 所述短期計劃中斷的平均故障間隔時間是指連續(xù)兩次對衛(wèi)星的計劃維修活動之間的時間間隔； 所述短期計劃中斷的平均修復時間是指多次對衛(wèi)星的計劃維修活動所用時間的平均值； 所述短期非計劃中斷平均故障間隔時間是指衛(wèi)星連續(xù)兩次出現(xiàn)可修復的故障之間的時間間隔； 所述短期非計劃中斷的平均修復時間是指多次對衛(wèi)星的可修復故障進行維修所用的時間的平均值； 所述長期計劃中斷的平均故障間隔時間是指衛(wèi)星的設計使用壽命； 所述長期計劃中斷的平均修復時間是指將計劃中的替換衛(wèi)星從發(fā)射到入軌所需的時間； 所述長期非計劃中斷的平均故障間隔時間是指衛(wèi)星從啟用到遇到不可修復的故障之間的時間間隔； 所述長期非計劃中斷的平均修復時間是指從空間段中衛(wèi)星發(fā)生不可修復故障到替換衛(wèi)星入軌之間的時間間隔； (2)對步驟(1)中得到多顆衛(wèi)星的多組中斷參數(shù)進行抽樣，得到樣本，并設定樣本數(shù)量等于仿真次數(shù)N; (3)對步驟(2)中得到的樣本，使用馬爾科夫鏈進行建模，得到單軌位可用性模型，之后通過公式X = A計算得到單軌位平均可用性A，其中，λ為單軌位的失效率，μ為單軌位的修復率，且
2.根據(jù)權利要求1所述的一種天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)可用性確定方法，其特征在于:所述步驟(2)中的樣本是通過拉丁超立方抽樣獲得。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種天地一體化網(wǎng)絡系統(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)絡模型通過如下方式進行: 貝葉斯網(wǎng)絡模型由網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型組成，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的節(jié)點為空間段中所有的衛(wèi)星，所述網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的節(jié)點的子節(jié)點為所述天地一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)的可用性；網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的節(jié)點狀態(tài)包括可用和不可用兩種，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的節(jié)點可用狀態(tài)由所述單軌位可用性表示，數(shù)學模型由星座構(gòu)型參數(shù)表示。
【文檔編號】H04B17/00GK103731221SQ201410010791
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2014年1月9日
【發(fā)明者】鄭恒, 李海生, 周波, 顧長鴻, 劉金燕, 陳鳳熹, 楊卓鵬, 龔佩佩 申請人:中國航天標準化研究所