CN113052431B - 一种基于adcp模型的航天测发系统效能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法。其步骤为：(1)设计了一种航天测发系统ADCP效能评估总体方案；(2)围绕航天测发系统，根据航天测发系统特点，构建了ADCP效能评估指标体系；(3)构建系统可靠性框图，分析所有的工作状态；(4)分别计算各个组成单元的可用度，求解可用性模型；(5)分别计算各个组成单元的可靠度，求解可信性模型；(6)计算固有能力指标体系中各个指标值及其权重，求解航天测发系统的固有能力；(7)计算人员胜任能力模型中各个指标值及其权重，根据指标体系求解航天测发系统的人员胜任能力；(8)根据ADCP模型，即可计算得到航天测发系统的工作效能值。本发明属于航天测试发射领域，可实现对航天测发系统工作效能的定量计算，并评估各个环节对航天测发系统功能实现的影响程度。

Description

一种基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法

技术领域

本发明涉及基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法，适用于计算航天测发系统执行任务时的工作效能，并评估各个环节对航天测发系统功能实现的影响程度。

技术背景

工作效能是指系统在规定条件下有效完成特定任务和要求的能力，客观定量地评估航天测发系统的工作效能，是提高测发系统战场实战能力、提高火箭发射安全性、可靠性的重要保证。对测发系统的工作效能进行定量评估能够明确系统执行任务过程中可能出现的工作状态，清晰认识到系统的各项功能和不足，明确战场实战能力，找出系统薄弱环节，从而在系统设计优化、制造及维护等过程中采取相应的措施，为测发系统测发能力的提高提供策略思路，尽量避免工作过程中故障的产生。

效能评估一直以来都是各国关注的重点。从20世纪中期开始，一些国家和组织就开始了效能评估理论的研究。美国对效能分析理论的研究起步较早，从单纯的效能评估到基于作战的效能评估，再到基于作战过程的效能评估，形成了比较完整的理论体系。

1)美国陆军提出的AAM模型。该模型中，系统效能是作战可使用性、探测能力和单发歼毁概率的函数，具体数学表达式为：

E＝A_O·D_DET·C_KSS

式中，E是系统效能值，A_O、D_DET、C_KSS分别代表作战可使用性向量、探测能力向量和单发歼毁概率向量。

2)美国航空无线电公司提出的ARINC模型。该模型中，系统效能是战备状态概率、任务可靠概率和设计恰当概率的函数，具体数学表达式为：

E＝P_OR·P_MR·P_DA

式中，E是系统效能值，P_OR、P_MR、P_DA分别代表战备状态概率、任务可靠概率和设计恰当概率。

3)美国海军提出的AN模型。该模型中，系统效能是系统性能指标、系统有效度指标和系统利用率的函数，具体数学表达式为：

E＝P·A·V

式中，E是系统效能值，P、A、V分别代表系统性能指标、系统有效度指标和系统利用率。

4)美国工业界武器效能咨询委员会(WSEIAC)建立的ADC模型。该模型中，系统效能是对系统能够完成特定工作任务要求的程度的度量，是包括系统可用性、可信性和能力的函数，具体数学表达式为：

E＝A·D·C

式中，E是被评估系统的综合效能值；A、D、C分别代表被评估系统的可用性向量、可信性向量和固有能力向量。

上述效能评估方法均存在各自的适用场合、范围及不足，要得到武器系统工作效能的精确评估结果，可行的手段是密切联系实际，综合考虑被评估系统多方面因素，并对原有模型进行适当的改进。同时在对系统评估过程中容易出现的情况是，只针对系统体系中的部分组成进行效能研究而忽略了全局的不足之处，从而导致获取到的作战效能不能很好的反映实际的作战效果，因此要明白效能评估不要求一步到位，而是一个逐步进行的叠加过程。

针对航天测发系统工作需求，提出一种基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法。结合人员因素对系统执行任务时工作效能的显著影响，在ADC模型基础上提出ADCP模型，通过构建效能评估指标体系，在对系统结构功能相关信息掌握的基础上，得到系统效能的相关性能参数；利用可靠性框图对系统工作状态进行分析，进而求解模型所需的可用性、可信性矩阵；基于改进的AHP法计算相应指标权重，基于扩展贝叶斯对相关评估指标进行评估，即可得到系统的固有能力和人员胜任能力；最终利用ADCP模型实现对航天测发系统的效能评估。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供了一种定量计算航天测发系统工作效能的方法，该方法通过构建效能评估指标体系，对系统结构功能相关信息掌握的基础上，得到系统效能的相关性能参数，结合人员因素对系统执行任务时工作效能的影响，利用ADCP模型实现对航天测发系统工作效能的定量计算，如图1所示。

本发明所述的基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法，其技术方案包括以下步骤：

(1)基于航天测发系统的固有特点、功能结构、任务要求和任务完成的环境以及效能评估方法等多方面因素，设计航天测发系统ADCP效能评估总体方案；

(2)根据航天测发系统特点，收集系统信息，选取合适的效能评估指标，构建ADCP效能评估指标体系；

(3)根据航天测发系统工作原理及功能，构建系统可靠性框图，并分析系统可能存在的所有工作状态；

(4)根据航天测发系统的工作状态，明确可用性模型，分别计算各个组成单元的可用度，并对系统可用性矩阵进行求解；

(5)根据航天测发系统的工作状态，明确可信性模型，分别计算各个组成单元的可靠度，并对系统可信性矩阵进行求解；

(6)基于统计的系统信息计算固有能力模型中各个指标值，基于改进的AHP法计算指标权重，进而根据指标体系求解航天测发系统的固有能力；

(7)计算人员胜任能力模型中各个指标值及其权重，根据指标体系求解航天测发系统的人员胜任能力；

(8)根据ADCP模型，即可计算得到航天测发系统的工作效能值。

上述基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法，其基本思想是，由于任务的保密性和高标准、高精度要求，很多操作或者指令需要由内部操作人员和指挥人员进行，且大多数情况下要求零失误，一旦有误，任务立即停止，稍有不慎将会导致任务失败，故对人员胜任能力的培养和评估也是测发系统的重要组成部分，因此在考虑对航天测发系统的工作效能进行评估时，将人员胜任能力P引入系统效能评估模型，对传统的ADC模型做出改进。

上文所述的效能评估模型，可按照下式确定：

E＝A·D·C·P

式中：

E——测发系统的综合效能值；

A——可用性矩阵；

D——可信性矩阵；

C——固有能力矩阵；

P——人员胜任能力。

为了得到系统工作效能，需要收集系统结构和功能上的信息，可根据图3指标体系对其结构功能相关信息进行提取。

求解效能评估模型中的可用性矩阵、可信性矩阵和固有能力矩阵，需要分析系统可能存在的所有工作状态，可根据系统可靠性框图的组成模块之间的串并联关系，按照图4得到。

本发明在计算系统工作效能的过程中与其它效能评估根本的不同点在于，本文对系统工作效能的评估是基于ADCP模型构建指标体系，充分考虑了人员因素对航天测发系统执行任务的影响。

上文所述计算测发系统的可用性时，对可用性矩阵可按下式简化：

式中：

A₁——系统正常工作时的可用度，系统开始工作时处于正常状态的概率；

A₂——系统故障时的可用度，系统开始工作时处于故障状态的概率。

测发系统作为串联系统，正常工作时则有：

式中：

a——一个单元或模块的可用度；

m——单元或模块总个数；

MTBF——平均故障间隔时间(h)；

MTTR——平均故障修复时间(h)；

λ——故障率；

μ——修复率。

测发系统的可信性按下式计算：

式中：

R——系统可靠度；

λ——系统故障率。

测发系统的固有能力按下式计算：

式中：

F——测发能力；

S——实用性；

K——抗干扰能力；

测发系统的人员胜任能力按下式计算：

式中：

P_zb——人员在编率；

P_jz——人员军政能力；

P_cz——人员操作能力；

P_yj——人员应急能力；

W₁、W₂、W₃、W₄——指标的加权因子。

对于指标权重的求解，在AHP法构造两两对比判断矩阵A的基础上引入最优传递矩阵：

式中：

a_ij——两两对比判断矩阵A中的元素；

c_ij——最优传递矩阵C中的元素；

——改进的判断矩阵A^*中的元素。

参照图3指标体系中的各个指标，对于定量指标，根据系统设计和工作过程中的数据进行定量计算；对于定性指标地方评估，引入基于扩展贝叶斯的多数据源融合算法：根据贝叶斯决策理论，将专家对指标评分通过融合得到更好的表现形式，使之更加合理有效：

式中：

p(θ＝yes)——专家群体认为某项指标满足评估准则后的评分；

K——指标评分所具有的可信度；

B——指标所具有的满意度；

α——标准化因子。

本发明与现有技术相比，优点在于：

(1)本发明提出了对航天测发系统工作效能进行评估的详细方案，该方案具有可操作性，可以实现对系统工作效能的定量计算，弥补了当前发射场无法定量分析系统测发效能的空白。

(2)本发明基于系统执行任务过程选取的指标参数具有可信性和可度量性，指标参数可以根据系统设计和工作过程中得到的数据进行评估度量，能够充分利用系统的结构和功能信息。

(3)本发明在传统ADC效能评估的基础上，结合现有发射场对人员胜任能力的依赖，提出了ADCP效能评估方法，极大提高了评估的真实性和准确度。

附图表说明

图1为本发明方法的实现流程图；

图2为本发明具体实施时的总体方案设计；

图3为本发明技术解决方案中的效能评估指标体系；

图4为本发明技术解决方案中的系统可靠性框图。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)基于航天测发系统的固有特点、功能结构、任务要求和任务完成的环境以及效能评估方法因素，设计航天测发系统ADCP效能评估总体方案；

(2)根据航天测发系统特点，收集系统信息，选取效能评估指标，构建ADCP效能评估指标体系；

(3)根据航天测发系统工作原理及功能，构建系统可靠性框图，并分析系统存在的所有工作状态；

(4)根据航天测发系统的工作状态，明确可用性模型，分别计算各个组成单元的可用度，并对系统可用性矩阵进行求解；

(5)根据航天测发系统的工作状态，明确可信性模型，分别计算各个组成单元的可靠度，并对系统可信性矩阵进行求解；

(6)基于统计的系统信息计算固有能力模型中各个指标值，基于改进的AHP法计算指标权重，进而根据指标体系求解航天测发系统的固有能力；

(7)计算人员胜任能力模型中各个指标值及其权重，根据指标体系求解航天测发系统的人员胜任能力；

(8)根据ADCP模型，即可计算得到航天测发系统的工作效能值；

其中，ADCP模型为：

E＝A·D·C·P

式中：

E——测发系统的综合效能值；

A——可用性矩阵；

D——可信性矩阵；

C——固有能力矩阵；

P——人员胜任能力；

可用度计算模型为：

式中：

A₁——系统正常工作时可用度，系统开始工作时处于正常状态的概率；

A₂——系统故障时的可用度，系统开始工作时处于故障状态的概率；

测发系统简化为串联系统，正常工作时则有：

式中：

a——一个单元或模块的可用度；

m——单元或模块总个数；

MTBF——平均故障间隔时间(h)；

MTTR——平均故障修复时间(h)；

λ——故障率；

μ——修复率；

可信性模型为：

式中：

R——系统可靠度；

λ——系统故障率；

并据此得到可用性矩阵和可靠性矩阵；

测发系统的固有能力C按下式给出：

式中：

F——测发能力；

S——实用性；

K——抗干扰能力；

测发系统的人员胜任能力按下式计算：

式中：

P_zb——人员在编率；

P_jz——人员军政能力；

P_cz——人员操作能力；

P_yj——人员应急能力；

W₁、W₂、W₃、W₄——指标的加权因子。

2.根据权利要求1所述的基于ADCP模型的航天测发系统效能评估方法，其特征在于：所述方法的基本思想是，采用ADCP模型对表征航天测发系统工作效能的指标进行提取、分析和体系构建，结合系统工作原理及功能依此求解其可用性、可信性、固有能力、人员胜任能力模型，最终对航天测发系统的工作效能进行评估。

Images