一种卫星产品维修性时间参数预计方法与流程

本发明属于卫星参数建模及预计，尤其涉及一种卫星产品维修性时间参数预计方法。

背景技术：

1、前期以来，卫星系统均被视为在轨不可修系统，卫星的维修性、测试性等工作起步较晚，特别是缺乏定量指标对维修性设计状态进行控制。随着卫星技术的发展，卫星在轨故障处置能力日益增强。卫星的在轨处置能力主要体现在地面可干预、可控制的能力设计上，如指令可控，遥测可选择和信息多路径设计，根据在轨任务及需求的不同，对卫星的任务模式可重组性进行设计，软件的可维护性设计等。然而，卫星在轨维修性设计要求多为定性设计要求，缺乏相应的维修性设计指标及相应的预计、评估方法。因此，构建一套卫星产品维修性参数体系，以评价卫星维修性设计水平是非常有必要的。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种卫星产品维修性时间参数预计方法，建立了卫星维修时间参数与各项维修时间元素、在轨维修策略、故障率及单粒子翻转率等间的关系，可作为卫星各级产品设计阶段进行维修性时间参数预计的依据，解决了卫星产品维修性时间参数预计的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种卫星产品维修性时间参数预计方法，包括：

3、确定系统功能层次及相关故障模式，梳理得到故障模式清单；

4、确定维修性预计参数及维修时间要素；

5、构建得到维修性预计模型；

6、以故障模式清单为基础，针对每条故障模式，根据各故障模式的具体维修方案，逐项预计各维修时间要素的值；

7、根据预计的各维修时间要素的值的汇总结果，结合维修性预计模型，计算得到维修性预计参数的预计值。

8、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，确定系统功能层次及相关故障模式，并梳理得到故障模式清单，包括：

9、根据系统任务与功能，通过功能分析确定系统功能层次，即将系统任务分解为相应功能，并将功能从系统级逐级分解、逐级向下展开，并与硬件设备相对应，给出任务—功能—产品间的对应关系，绘制功能树，描述各级功能的层次关系；

10、根据功能树，明确相关设备、设备的故障模式、故障维修预案，并梳理得到故障模式清单；其中，故障模式清单中包括：故障名称、故障率、故障在轨维修措施。

11、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，功能分析基于功能分解来完成，用于最初分解的功能来自产品定义中的功能，产品的各项功能或在本层实现，或被分解为其下一层次的多个功能；功能分析需完成以下内容：

12、识别单机在各任务阶段要实现的功能；

13、识别单机在各工作模式必需的功能，工作模式涵盖所有的正常模式和应急模式；

14、将单机功能分解为层状结构，并使用功能树来描述，即用树状图的形式将功能层次直观的表述出来。

15、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，在使用功能树来描述时，需满足：

16、功能树从最高层次开始，向下逐步细化。在第“n”层上的功能通过分解变成多个第“n+1”层的功能；

17、各功能应进行编号；

18、功能树应能覆盖构成产品的全部组成单元的功能；

19、功能树的分解伴随着技术指标的分解，功能树构建完成后，应对各项功能进行描述和技术指标说明；

20、建立功能框图描述系统中各功能之间的界面和接口的序列关系；其中，产品的功能框图由一系列框图组成，每一框图都带有简练的文字描述；用一个顶层框图来表示被分析的整个项目，再用若干张图表示顶层框图中某一确定范围的细节部分；功能框图中考虑的接口边界关系有：物理接口、能源接口、信号接口和材料接口。

21、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，

22、维修性预计参数，包括：平均在轨重构时间和平均在轨功能自主恢复时间；

23、维修时间要素，包括：故障定位时间、故障隔离时间、指令生成时间、指令发送与执行时间、状态确认时间。

24、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，维修性预计模型，包括：

25、平均在轨重构时间预计模型：

26、

27、平均在轨功能自主恢复时间预计模型：

28、

29、其中，tor表示平均在轨重构时间预计值，torf表示平均在轨功能自主恢复时间预计值，n表示在轨备份单元ri的总数量，λn表示第n个在轨备份单元ri的故障率，表示第n个在轨备份单元ri的平均在轨重构时间，表示第n个在轨备份单元ri的平均在轨功能自主恢复时间。

30、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，的解算公式如下：

31、

32、其中，表示第n个在轨备份单元ri的第j个故障模式的故障修复时间；mnj表示第n个在轨备份单元ri的第j个故障模式修复时的维修活动数，tmnj表示第n个在轨备份单元ri的第j个故障模式进行第m项维修活动的平均时间；j表示第n个在轨备份单元ri在轨可检出且通过地面遥控处置的故障总数，λnj表示第n个在轨备份单元ri的第j个故障模式的故障率。

33、在上述卫星产品维修性时间参数预计方法中，的解算公式如下：

34、

35、其中，表示第n个在轨备份单元ri的第p个故障模式的故障修复时间；mnp表示第n个在轨备份单元ri的第p个故障模式修复时的维修活动数，tmnp表示第n个在轨备份单元ri的第p个故障模式进行第m项维修活动的平均时间；p表示第n个在轨备份单元ri在轨可检出且可自主恢复的故障总数，λnp表示第n个在轨备份单元ri的第p个故障模式的故障率。

36、本发明具有以下优点：

37、(1)本发明公开了一种卫星产品维修性时间参数预计方法，解决了卫星产品维修性时间参数预计问题，解决了卫星维修性设计定量指标的设计与验证问题。

38、(2)本发明公开了一种卫星产品维修性时间参数预计方法，提出的维修时间参数预计方法，可为卫星rms综合参数任务成功率的计算提供支撑。

39、(3)本发明公开了一种卫星产品维修性时间参数预计方法，提出的维修性时间参数预计与其他产品的维修性参数预计具有统一的理论基础，可为后续卫星纳入天地大系统进行系统效能分析提供参数支持。

技术特征：

1.一种卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，确定系统功能层次及相关故障模式，并梳理得到故障模式清单，包括：

3.根据权利要求2所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，功能分析基于功能分解来完成，用于最初分解的功能来自产品定义中的功能，产品的各项功能或在本层实现，或被分解为其下一层次的多个功能；功能分析需完成以下内容：

4.根据权利要求2所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，在使用功能树来描述时，需满足：

5.根据权利要求1所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，维修性预计模型，包括：

7.根据权利要求6所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，的解算公式如下：

8.根据权利要求6所述的卫星产品维修性时间参数预计方法，其特征在于，的解算公式如下：

技术总结
本发明公开了一种卫星产品维修性时间参数预计方法，包括：确定系统功能层次及相关故障模式，梳理得到故障模式清单；确定维修性预计参数及维修时间要素；构建得到维修性预计模型；以故障模式清单为基础，针对每条故障模式，根据各故障模式的具体维修方案，逐项预计各维修时间要素的值；根据预计的各维修时间要素的值的汇总结果，结合维修性预计模型，计算得到维修性预计参数的预计值。本发明建立了卫星维修时间参数与各项维修时间元素、在轨维修策略、故障率及单粒子翻转率等间的关系，可作为卫星各级产品设计阶段进行维修性时间参数预计的依据，解决了卫星产品维修性时间参数预计的问题。

技术研发人员：王宗仁,周苏闰,郭晋嫒,王世清,魏晓楠
受保护的技术使用者：中国空间技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12