一种天地一体化网络系统可用性确定方法
【专利摘要】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。
【专利说明】—种天地一体化网络系统可用性确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天地一体化网络系统可用性确定方法，属于网络系统可靠性【技术领域】。
【背景技术】
[0002]天地一体化网络系统一般由空间段和地面控制段组成。空间段通常由多颗类型和功能相似的卫星组成；地面控制段为支持整个系统正常运行的地面设施，由主控站、监测站、注入站以及通信和辅助系统组成。空间段和地面控制段紧密联系，天体一体化网络系统提供的服务依赖于空间段，而空间段则受到地面控制段的控制、监测和影响。
[0003]系统可用性是指在规定的时间和服务区域内，系统能够提供正常服务性能水平的概率。对于空间段由同一轨道类型卫星组成的天地一体化网络系统，可选用马尔科夫链进行系统可用性建模分析。随着多轨道类型混合星座的出现，马尔科夫链方法已不适用，因此需要一种新的可用性建模、分析与评价方法。
[0004]传统的可用性技术一般只考虑卫星自身故障时星座的可用性，难以适应天地一体化网络系统的发展要求。而在系统实际运行中，地面控制段的故障和失效也会对星座可用性造成影响，从而影响系统的可用性。因此，必须兼顾空间段和地面控制段的中断情况，才能真实反映系统的可用性，从而为系统设计、研制、建设、运行和维护等方面的工程决策提供有效的专业技术支持。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种天地一体化网络系统可用性确定方法，解决了多轨道卫星组成的天地一体化网络系统可靠性的分析与确定问题。
[0006]本发明的技术解决方案是:
[0007]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；步骤如下:
[0008](I)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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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；
[0017](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 ；
[0018](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2 = 7^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
轨份的修复率，
【权利要求】
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X = A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
2.根据权利要求1所述的一种天地一体化网络系统可用性确定方法，其特征在于:所述步骤(2)中的样本是通过拉丁超立方抽样获得。
3.根据权利要求1所述的一种天地一体化网络系统可用性确定方法，其特征在于:所述根据单轨位平均可用性和星座构型参数建立贝叶斯网络模型通过如下方式进行: 贝叶斯网络模型由网络拓扑结构和数学模型组成，网络拓扑结构的节点为空间段中所有的卫星，所述网络拓扑结构的节点的子节点为所述天地一体化网络系统的可用性；网络拓扑结构的节点状态包括可用和不可用两种，网络拓扑结构的节点可用状态由所述单轨位可用性表示，数学模型由星座构型参数表示。
【文档编号】H04B17/00GK103731221SQ201410010791
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】郑恒, 李海生, 周波, 顾长鸿, 刘金燕, 陈凤熹, 杨卓鹏, 龚佩佩 申请人:中国航天标准化研究所