基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法与流程

技术特征：

1.基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法，其特征在于：

(1)、建立动态可靠性估计模型，基于可靠性估计，获取单星故障率随时间变化曲线，得到星座中所有卫星故障率函数f_m(t),m＝1～M，M为星座中的卫星个数；

(2)、根据步骤(1)所得的星座内各颗卫星的故障率函数，计算星座内M颗卫星中有k颗卫星故障情况下，第n种故障组合的星座故障概率P_k,n(t)；

(3)、计算星座内M颗卫星中有k颗卫星故障情况下，第n种故障组合星座的固有可用性CV_k,n值；

(4)、计算导航卫星系统的星座服务可用性随时间变化关系，公式如下：

。

2.根据权利要求1所述的基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法，其特征在于所述步骤(1)获取单星故障率随时间变化曲线的具体方法为：

(1.1)、建立单星的剩余寿命模型，得到单星的有效剩余寿命T_end；

(1.2)、使用蒙特卡罗仿真，重复执行步骤(1.1)，得到N_e个卫星剩余寿命仿真值T_end(k),k＝1～N_e，N_e≥3000；

(1.3)、以当前时刻t₀为起点，设置统计区间时间间隔为ΔT_e，定义N_Delta个统计区间：[t₀,t₀+i*ΔT_e]，i＝1～N_Delta，N_Delta取值满足N_Delta×ΔT_e≥T_{end_max}，其中，T_{end_max}为步骤(1.2)所得到的卫星剩余寿命仿真值最大值；

(1.4)、当t₀+T_end(k)∈[t₀,t₀+i*ΔT_e]时，认为该颗卫星的到寿日期落在第i个统计区间内，统计落在每一个统计区间[t₀,t₀+i*ΔT_e]内的卫星累积到寿次数F_i，i＝1～N_Delta；

(1.5)、计算卫星剩余寿命在统计区间[t₀,t₀+i*ΔT_e]的概率：P_T(i)＝1-F_i/N_e，i＝1～N_Delta，即得到卫星的剩余寿命时间分布；

(1.6)、根据步骤(1.5)计算的卫星的剩余寿命时间分布P_T(i)，计算在每一个统计区间[t₀,t₀+i*ΔT_e]内的卫星可靠性R_T(i)，i＝1～N_Delta，即得到卫星的可靠性时 间分布，计算公式为：

(1.7)、计算卫星失效率在每一个统计区间[t₀,t₀+i*ΔT_e]的卫星的统计故障率f_T(i)为：

(1.8)、将各个统计区间卫星的统计故障率f_T(i)拟合成单星故障率随时间变化曲线f(t)。

3.根据权利要求2所述的基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法，其特征在于：所述单星的有效剩余寿命T_end的计算方法为：

(1.1.1)、根据卫星设计可靠性R，计算卫星随机失效剩余寿命T₁；

(1.1.2)、获取单星推进剂余量X，计算卫星消耗失效剩余寿命T₂；

(1.1.3)、获取太阳电池阵输出功率W，计算卫星退化失效剩余寿命T₃；

(1.1.4)、假设卫星已工作时间为T₀年，判断步骤(1.1.1)～步骤(1.1.3)计算得到的一组剩余寿命数据(T₁,T₂,T₃)是否有效，当T₁>T₀时，该组数据有效，进入步骤(1.1.5)；当T₁≤T₀时，则认为该组数据无效，丢弃该组剩余寿命数据，重复步骤(1.1.1)～步骤(1.1.4)；

(1.1.5)、根据剩余寿命数据(T₁,T₂,T₃)计算有效的卫星剩余寿命T_end：

T_end＝min(T₁-T₀,T₂,T₃) 。

4.根据权利要求2所述的基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法，其特征在于：所述步骤(2)计算星座内M颗卫星中有k颗卫星故障情况下，第n种故障组合的星座故障概率P_k,n(t)的公式为；

式中，f_n,m(t)＝f_m(t),m＝1～M

f_n,m(t)为整个星座内M颗卫星中有k颗卫星故障时的第n种组合情况下第 m颗卫星的故障率函数。

5.根据权利要求2所述的基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法，其特征在于：根据步骤(1.2)的计算结果，对N_e个有效卫星剩余寿命仿真值求平均，能够计算得到卫星的平均在轨剩余寿命，计算公式为：

6.根据权利要求1所述的基于动态可靠性估计的导航卫星星座可用性评估方法，其特征在于：根据步骤(2)的计算结果，能够计算得到星座状态概率P_k(t)，计算公式为：