【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及无人机任务可靠性仿真的研究领域，具体是一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法。
技术介绍
1、无人机执行任务时，任务可靠性直接影响无人机执行任务的模式和规模，以及持续执行任务的能力，对任务效能的提高和发挥都有着直接的影响。目前的pms可靠性分析方法大致分为两类：解析模型与仿真方法。解析模型只能解决小规模问题或者中等规模问题，例如markov方法内存占用大，计算时间长，仅能处理小规模问题；pms-bdd模型和pms-mmdd模型有一定近似处理，可以处理中等规模的问题；仿真法中最常用的是蒙特卡洛仿真算法，虽然计算时间长，但是可以处理大型问题。
2、高性能无人机具有众多的部件和系统，不适合采用markov、pms-mmdd等解析法计算任务可靠度，并且传统的蒙特卡洛法难以同时考虑高性能无人机执行任务时的环境影响因素和系统状态，直接建立无人机仿真模型也不利于模型的可扩展性。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中的不足，本专利技术将无人机系统依次划分为单元级、系统级和任务级，各层次系统封装为单独的仿真抽样函数，然后将其集成到整体飞机的可靠性仿真中。且针对任务剖面的仿真过程中，本专利技术提出按时间间隔仿真抽样，并将仿真抽样状态进行记录，下一时刻的仿真抽样需考虑上一时刻的状态。
2、本专利技术针对高性能无人机任务可靠性仿真中系统组成复杂的特点，提出一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，该方法包括步骤如下：
3、步骤1：构建高性
4、其中机体平台层包含了影响飞机正常飞行的子系统包括：2余度液压系统、2余度飞控系统、3余度油箱、2余度供油泵、单发或双发发动机系统、2余度供电系统和起落架系统组成；
5、信息通信系统实现飞机与地面、飞机与飞机之间的相互通信，由低频机架，2余度天线装置，和收发信机组成；
6、感知系统为相控阵雷达包括：有源探测系统和无源探测系统；有源探测系统由信息处理子系统、电源子系统和2余度有源探测天线子系统组成；无源探测系统，由信息处理子系统、电源子系统和无源探测天线子系统组成，其中无源探测天线子系统为表决系统，总共含5个天线单元，需要4个或4个以上单元正常工作才能保证无源探测天线子系统正常工作；
7、作业系统是用于作业单元与航空器的连接、运载、发射、投放，并按的时机、准确的方向、要求的精度、持续的时间操作作业单元，完成既定作业任务；作业系统包括：作业单元控制器、2余度舱门驱动系统、发射装置和作业单元；
8、除无源探测天线子系统为表决系统以外，其余的多余度系统均简化为并行冗余系统，不同的子系统之间为串联关系；
9、步骤2：计算单元级故障率，单元级是系统的最小组成单元；
10、步骤2.1：根据无人机受到的温度、载荷、振动影响，将环境影响等级划分为3个等级，依次为“好”、“中”和“坏”，且假设同一时刻不同单元受到的环境影响等级相同；对不同的环境因子设定阈值，得到每个环境因子的影响等级数值，然后进行加权平均数的计算，得到整体环境影响等级；
11、步骤2.2：计算单元级故障率，设单元级故障满足指数分布，以严重故障间隔时间的形式对单元级故障情况进行描述，故障率和严重故障间隔时间成倒数关系，故障率计算公式为：
12、
13、其中，下标i代表环境等级，取值为1，2，3，依次代表环境影响等级为“好”、“中”和“坏”；λi代表环境等级为i时对应的单元故障率；mtbcfi代表环境等级为i时对应的严重故障间隔时间；满足指数分布的单元可靠度函数为：
14、
15、其中，t表示抽样间隔时间，ri代表环境等级为i时对应的任务可靠度；
16、步骤2.3：单元级状态仿真抽样，各单元任务可靠度满足指数分布，假设单元正常工作的概率为可靠度r，则单元故障的概率为1-r,对单元状态进行随机抽样得到单元状态的0、1值，0代表单元故障，1代表单元正常工作；
17、设各单元均为不可修部件，各单元状态具备存储功能，对当前时刻抽样的单元状态进行存储，下一抽样时刻需要考虑上一时刻的单元状态，对已故障单元不再进行状态抽样，直接返回故障；
18、步骤3：计算系统级故障率；
19、步骤3.1：根据系统的工作逻辑，绘制系统可靠性框图，单元的并行冗余采用并联的连接方式，不同的单元之间采用串联方式连接；
20、步骤3.2：基于步骤2.3的单元级状态抽样结果，通过系统可靠性框图的逻辑关系，得到系统级状态抽样结果，系统级状态仿真抽样与单元级状态仿真抽样的关系如下：
21、s＝f(x1,x2,…,xn)
22、其中，s代表系统状态；xi代表单元状态；f是一个逻辑函数，由系统的可靠性框图决定；
23、步骤4：根据任务需求划分任务级模块，并定义任务成功标准；
24、步骤4.1：将无人机划分为：平台及通信层、任务载荷层；平台及通信层是无人机成功执行任务的基础，由影响飞机正常飞行和链路通信的系统组成，包括：发动机、飞控系统、液压系统和信息通信系统；任务载荷层包括：作业系统，探测系统；执行任务时会调用具体的任务载荷层，不同的无人机可搭载不同的任务载荷；
25、步骤4.2：划分任务阶段，任务阶段划分为：起飞、降落、巡航和作业，所有任务阶段都会使用到机体平台，不同的任务阶段使用到不同的任务载荷；不同的任务阶段环境等级不同，根据步骤2.1的方法确定各任务阶段的环境等级；
26、步骤4.3：确定任务成功的标准，任务成功的标准以平台及通信层正常工作为前提，并根据任务阶段的特点选取使用到的任务载荷；
27、步骤5：采用蒙特卡洛方法计算任务可靠度；
28、步骤5.1：设定常量，包括按照步骤2.2确定单元级故障率，按照步骤3.1构建的系统级可靠性框图，按照步骤4定义方法任务级模块和任务阶段，设置仿真抽样间隔时间t0，任务总时长表示如下：
29、
30、其中，ttotal代表任务总时长，h代表任务剖面含有h个阶段，h代表其中的一个阶段,th代表阶段h的任务时间；
31、步骤5.2：设定初始变量，令n＝0,ns＝0，其中n代表已进行的仿真次数，ns代表任务成功执行的次数；
32、步骤5.3：初始化仿真时间t，令t＝0，清空存储的系统状态；令h＝1,从第一个任务阶段开始仿真；
33、步骤5.4：针对当前任务阶段h，确定任务阶段成功标准和使用到的任务级模块；
34、步骤5.5：利用蒙特卡洛失效环节，对任务所需的无人机系统进行单次状态抽样，并存储采样状态；
35、步骤5.6：判定本次抽样状态是否能满足任务阶段要求，若能满足，则进入步骤5.7；若不能，进入步骤5.10；
36、步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，该方法包括步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，其特征在于，所述步骤2.1的具体方法为：
3.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，其特征在于，根据步骤3.2的方法有源探测系统状态仿真抽样与单元级状态仿真抽样的关系如下：
4.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，其特征在于，步骤4.3中任务成功执行的判断标准如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，该方法包括步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛的高性能无人机任务可靠性仿真方法，其特征在于，所述步骤2.1的具体方法为：
3.如权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛的高...
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