多阶段任务装备体系作战能力评估

现代战争战场形势复杂多变,武器装备之间功能相互交互,装备体系作战能力应保证最大限度发挥。基于作战环理论,提出针对多阶段任务的装备体系总作战能力评估方法。通过检测装备体系作战能力指标的动态变化,考察单个装备对装备体系发挥最佳作战能力的影响,进而保证装备体系总作战能力最大。根据阶段任务对应的能力指标,建立装备体系总作战能力指标体系;基于作战环理论的装备体系作战能力评估模型,引入区间联系数和灰数带的概念,从多阶段任务出发,对同类型的不同装备所在装备体系的作战能力进行评估;利用信息熵法及装备体系在不同阶段任务中作战能力的排序向量对相应阶段任务的能力指标进行客观权重的确定。以某装备体系为例,应用所提方法完成了总作战能力评估,为装备优先发展、配合作战提供了决策支撑。     

多阶段任务系统(PMS)可靠性模型研究

多阶段任务系统(phased mission system,PMS)包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段。针对系统特点,对PMS的两种可靠性模型进行了初步的讨论和分析,并提出了一种对包含可修任务的PMS系统可靠性评估的方法。该方法从任务可靠度的角度描述了系统的可靠性,并结合可用度、可信度等描述参数建立了新的评估模型。最后从理论上分析了此方法的可行性,并通过实例验证了其有效性和正确性。     

面向多阶段任务可用度的装备群维修决策模型

多种维修方式的综合应用可最大限度提高装备可用度。针对装备群的多阶段任务特点,将维修活动近似安排在任务间隔期内,认为部件以一定的概率必然出现故障,获得了阶段期望维修时间。然后充分考虑了部件的3种维修策略以及产生的延误时间,给出了任务可用度的定义。以最大化任务可用度为目的,在综合分析阶段任务分配方案及维修方式选择影响的基础上,建立了一种非线性整数规划模型。基于问题实际提出了改进遗传算法对模型进行求解,以新的多层分段染色体形式表示优化方案,并调整遗传算子的操作方法以易于算法的实现。最后给出具体实例证明了模型及算法的有效性,有利于决策人员做出合理的任务及维修活动安排。     

基于任务可靠性的多阶段系统设备投入策略优化模型

为保证多阶段任务系统的高可靠性,在执行各阶段任务的过程中不仅会设置设备备份,同时也会设置复杂的任务执行方案备份.本文通过研究多阶段系统在各阶段的可执行任务状态空间、状态转移关系以及各阶段之间的状态影射关系,构建了该类系统的Markov可靠性模型.并以各阶段初的设备投入策略作为决策变量,系统的任务可靠性作为优化目标,设备投入工时作为约束条件构建了多阶段系统的设备投入策略优化模型.算例分析表明,本文模型利于对多阶段系统开展可靠性分析与系统的设备投入策略分析.     

一种基于BDD的多阶段任务系统可靠度新算法

BDD被应用于多阶段任务系统的可靠性分析中,提出了一种新的基于BDD的多阶段任务系统可靠度算法,算法中提出了一次性生成阶段任务系统BDD的快速算法,在生成的BDD的基础上,得到系统的结构函数并计算多阶段任务系统的可靠度,该算法有效解决了马尔可夫链等方法遇到的组合空间爆炸问题,最后结合应用实例,验证了该算法的有效性。     

多阶段任务系统任务持续能力仿真模型研究

多阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,它包括多个在时间上连续且无相互重叠的阶段任务,执行作战与使用任务的武器装备多数属于这种复杂系统。分析了PMS及任务可靠度、可信度和任务效能等任务持续能力评价参数。结合实际装备系统大都属于可用马尔可夫过程进行描述的可修复系统的特点,为简化模型复杂程度提出了一些合理的假设条件。在此基础上,结合多阶段任务系统自身特点,通过分析多阶段任务系统任务持续能力建模仿真步骤,多阶段任务系统任务效能仿真方法,建立了基于Petri网的多阶段任务系统任务效能多层仿真模型。最后结合常见的"靶场打靶"任务进行了实例验证,并对仿真结果进行了分析。     

聚合级装备作战单元机动防空任务可靠性仿真

装备作战单元的任务可靠性是装备作战单元作战效能的一个重要因素,也是衡量装备作战单元其它性能的重要基础之一.采用平均故障间隔时间作为装备作战单元任务可靠性的评价参数,分析了聚合级装备作战单元的层次,剖析了其平均故障间隔时间的含义,给出了其在机动防空任务下平均故障间隔时间的仿真方法和仿真流程,应用Petri网技术在ExSpect仿真环境下建立了聚合级装备作战单元的任务可靠性仿真模型,实现对聚合级各层装备作战单元平均故障间隔时间的仿真.最后,通过实例,验证了模型的正确性和实用性.     

单测控站测控任务可靠性仿真的高效方法

Markov模型及其直接仿真法在评价单测控站条件下的测控任务可靠性时都存在计算 复杂性的问题. 将强制法与失效偏倚法相结合, 用于测控任务可靠性的仿真. 在出现初始状态的情况下使用强制法将下一状态的发生时间限制在任务时间内, 在其它非吸收状态下使用失效偏倚法提高失效转移发生的概率, 并通过似然比将结合强制法与失效偏倚法得到 的仿真样本还原为测控任务不可靠度的无偏估计量. 证明了结合强制法和失效偏倚法的方差相对直接仿真有量级上的缩减, 能保证仿真结果相对误差的有界性. 通过实例验证了结合强制法与失效偏倚法的正确性与高效性, 能有效地解决单测控站条件下测控任务的可靠性仿真.     

考虑冲击与阶段备份的多阶段任务系统可靠性建模

近年来,由于在航空航天、军事、核能等领域的广泛应用,多阶段任务系统(phased mission system, PMS)可靠性建模方法得到了广泛的关注。航天系统所包含的电子设备会由于自身的老化导致性能退化而失效,同时也会因为外界的随机冲击导致失效,严重影响系统可靠度。针对该问题,提出一种基于模块化方法的模型。首先,将冲击模型与半马尔可夫过程结合,计算受冲击影响的工作单元可靠度。然后,提出一种基于二元决策图(binary decision diagram, BDD)模型的方法,对同时考虑冲击与阶段备份的PMS进行可靠性建模。最后,以某型航天器中的推进子系统为例对所提方法进行说明,并应用蒙特卡罗方法进行验证,证明了所提方法的建模效率与准确性。     

基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型

提出了一种基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型,将模型推广到更为一般的任意结构系统。该模型考虑了部件的工作配置关系,把多阶段任务系统的可靠性分析转化为系统的状态转移概率。同时给出了系统状态转移概率求解算法,最后给出了一个应用实例。     

空间探测相控阵雷达系统中的任务规划算法

针对空间探测相控阵雷达系统,提出了一种观测任务规划算法。首先,建立了观测任务模型和观测任务资源占用模型;其次提出一种多任务并行截止期越早越优先(multi-task parallel earliest deadline first,MTPEDF)调度算法来解决观测任务规划,该算法综合考虑雷达的搜索任务与跟踪任务来进行系统资源的分配。对于跟踪任务,算法结合目标的过境时间以及当前系统的负载情况,以此来确定雷达对该目标的观测时间段;最后给出了算法的评估方法。利用在轨的2 886个空间目标进行仿真验证,仿真结果表明算法可以较好地利用系统时间资源,合理安排雷达观测任务。     

多阶段任务系统的备件保障度模型研究

多阶段任务系统是指系统在连续完成多个阶段任务过程中,任务成功与部件的关系不断变化的系统.定义了任务结构函数来表示任务成功与部件关系,同时给出了多阶段任务系统的备件保障度模型,该模型可以计算任意任务结构函数变化的多阶段系统的备件保障度,为任务前确定备件携行量提供决策依据.在该模型的基础上,给出了一个计算k阶段变化的k/N系统备件保障度的实例.     

面向任务流程的装备体系完成任务概率仿真评估方法

为了解决传统可靠性建模方法无法刻画装备体系复杂性及对装备体系完成任务概率进行准确评估等问题,提出了一种面向任务流程的装备体系完成任务概率离散事件仿真评估方法。该评估方法中,采用过程流网方法对装备体系任务流程进行建模,并对过程流网扩展了时间和资源等元素,引入活动影响因子,梳理子任务及活动间逻辑关系。采用离散事件仿真方法建立装备体系完成任务概率仿真评估模型,生成实体执行仿真过程,将进入导致任务成功的端点的实体数量与生成的所有实体总量的比记为完成任务概率,设置仿真时钟记录实体执行每项活动的时间,求平均值记为任务平均时间。最后,以某典型陆军作战体系为例,说明所提出方法的可行性。     

大型复杂系统多态可靠性快速评估算法

开展装备系统可靠性评估工作, 对于发挥装备固有性能、提升装备使用效能、降低装备管控风险, 具有重要工程应用价值。针对大型装备复杂系统, 通过构建面向不同耦合结构的极限序列核和极限可靠度逼近函数, 探索了一类计算资源要求低, 计算便捷, 且逼近精度满足工程需要的多状态可靠性建模、分析与快速评估方法。案例研究表明: 算法突破了装备复杂系统大维度可靠性解算技术瓶颈, 提升了可靠性评估效率, 且评估与风险预报效果好; 算法丰富了装备复杂系统多状态可靠性建模、分析与评估体系, 可为可靠性工程的设计、使用与管理人员, 提供前沿理论储备和工程技术借鉴。     

时延网络任务可靠性的二次BDD算法

时延网络是一种针对网络系统节点故障导致时间延迟的网络,由于研究该型网络要以网络系统任务完成时间是否及时为研究目标,使其任务可靠性研究与以往的网络有所不同.通过两次运用BDD算法,给出了时延网络任务可靠性的计算方法,并对算法中的优先序作了研究.以快速研制系统任务网络为例,说明了时延网络任务可靠性的算法的应用方法.BDD算法使用方便,易于计算机实现.     

基于结构建模的装备体系结构可靠性混合模型

针对武器装备体系复杂多样的特点,从结构角度分析了装备体系可靠性。在体系结构层次划分的基础上,提出了一种兼具无标度和小世界特性的混合模型描述体系结构。在随机故障和蓄意攻击两种失效模式下,对本文建立的混合模型和无标度（Albert-lásló Barabasi and Réka Albert, BA）模型、小世界（word small, WS）模型的结构可靠度进行对比分析。结果表明,3种模型结构可靠度随失效率增加均呈现不同程度下降,而混合模型下降最缓慢。因此,使用该混合模型对武器装备体系结构可靠度进行评估是可行的,有利于为保护体系关键节点和链路提供决策依据,从而进一步优化体系结构。     

基于遗传算法的相控阵雷达最优化调度研究

任务调度是相控阵雷达工作流程的核心环节,也是雷达设计的重要内容,本文提出了一种基于遗传算法的任务调度模型。在与典型作业车间调度比较的基础上,分析了相控阵雷达调度的流程和时序,然后利用层次分析法研究了最优化调度模型的目标函数,并且结合双门限思想给出了时间、能量和计算机约束条件,为下一步应用遗传算法求解相控阵雷达调度模型奠定了基础。