CN113221362B - 卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备，包括：获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据，该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。本发明可以在约束卫星发射任务风险概率、试验科目重要性的情况下，由电子设备自动从预先设置好的多个性能试验科目中选取出试验周期最短时的性能试验科目，从而可有效缩短试验周期，同时提高卫星发射场选取卫星性能试验科目的合理性，有助于卫星、运载火箭试验科目在发射场的规范化实施。

Description

卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及卫星发射场性能测试技术领域，尤其是涉及一种卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备。

背景技术

卫星在发射场的测试发射工作是一个庞大的系统工程，期间进行的每个试验科目都需要提前计划、现场调度才能确保卫星的发射工作圆满完成。同时，航天高密度发射日渐成为各个卫星发射场的新常态，如何在发射场合理的设置剪裁卫星性能试验科目，成功发射更多卫星成为亟待解决的问题。

现有技术中，研究了发射场资源优化调度问题，试图通过优化方法来合理安排试验资源从而缩短任务周期或者约束试验任务周期使得试验资源利用平衡，并没有解决在发射场试验科目的设置与剪裁问题；一些研发人员为了缩短卫星、运载火箭在发射场的测试发射周期，提出在发射场对卫星、运载火箭的试验科目进行剪裁，但没有从理论上解决试验科目的最优化设置剪裁问题，试验科目的设置与剪裁完全根据试验单位的历史经验，没有规律可循，且试验周期不可控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备，以提高卫星发射场裁剪卫星性能试验科目的合理性。

第一方面，本发明提供了一种卫星发射场性能试验科目的选取方法，该方法应用于电子设备；该方法包括：获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；其中，该风险概率用于指示不采用性能试验科目产生风险的概率值；根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短；其中，该约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。

上述目标科目包括多个；该目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，包括：多个目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值。多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求，包括：基于多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值；上述约束关系包括：

其中，N表示多个性能试验科目的总数；m _i 表示多个性能试验科目中第i个性能试验科目的重要性评分；x _i 表示第i个性能试验科目是否选取为目标科目，如果第i个性能试验科目选取为目标科目，x _i =1，否则，x _i =0；M表示预设的重要性阈值，r _i 表示第i个性能试验科目的风险概率；R表示预设的概率阈值；

上述多个性能试验科目的数量为27个，包括：运输振动检测、运输环境温度压力检测、整星检漏、卫星外观检查、供配电分系统测试、测控分系统测试、数据管理分系统测试、数传分系统测试、控制推进分系统测试、热控分系统测试、机构与结构分系统检查、模拟飞行试验、火工品测试、厂房环境测试、天线展开及转动试验、载荷指令遍历、加注质量与质心测试、推进剂泄露监测、星箭对接匹配性测试、转场运输振动测试、转场运输环境检测、发射区电性能测试、发射区电磁兼容测试、卫星模拟发射日测试、整流罩内环境监测、射前蓄电池充电测试和射前状态检查。

在可选的实施方式中，上述总风险概率通过下述算式确定：

其中，A表示总风险概率；r _j 表示多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目中第j个性能试验科目对应的风险概率。

在可选的实施方式中，上述根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短的步骤，包括：将通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，设置为目标函数；通过该目标函数、约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目。

在可选的实施方式中，上述目标函数包括：minf(t,x)；其中，f(t,x)表示通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期。

在可选的实施方式中，上述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期通过下述方式确定：根据目标科目之间的串联或者并联的执行关系，以及每个目标科目对应的试验时间，确定目标科目进行卫星发射场试验的试验周期。

在可选的实施方式中，上述根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短的步骤之后，上述方法还包括：响应针对约束关系的调整指令，调整约束关系中的重要性要求和/或风险要求，得到新的约束关系；根据新的约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定新的目标科目，以使通过新的目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

第二方面，本发明提供了一种卫星发射场性能试验科目的选取装置，该装置设置于电子设备；该装置包括：数据获取模块，用于获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；其中，风险概率用于指示不采用该性能试验科目产生风险的概率值；科目选取模块，用于根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短；其中，约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。

上述目标科目包括多个；目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，包括：多个目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值；多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求，包括：基于多个性能试验科目中除所目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值；上述约束关系包括：

其中，N表示多个性能试验科目的总数；m _i 表示多个性能试验科目中第i个性能试验科目的重要性评分；x _i 表示第i个性能试验科目是否选取为目标科目，如果第i个性能试验科目选取为目标科目，x _i =1，否则，x _i =0；M表示预设的重要性阈值，r _i 表示第i个性能试验科目的风险概率；R表示预设的概率阈值。上述多个性能试验科目的数量为27个，包括：运输振动检测、运输环境温度压力检测、整星检漏、卫星外观检查、供配电分系统测试、测控分系统测试、数据管理分系统测试、数传分系统测试、控制推进分系统测试、热控分系统测试、机构与结构分系统检查、模拟飞行试验、火工品测试、厂房环境测试、天线展开及转动试验、载荷指令遍历、加注质量与质心测试、推进剂泄露监测、星箭对接匹配性测试、转场运输振动测试、转场运输环境检测、发射区电性能测试、发射区电磁兼容测试、卫星模拟发射日测试、整流罩内环境监测、射前蓄电池充电测试和射前状态检查。

在可选的实施方式中，上述科目选取模块，用于：将通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，设置为目标函数；通过目标函数、约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目。

上述目标函数包括：minf(t,x)；其中，f(t,x)表示通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期。

在可选的实施方式中，上述装置还包括更新模块，用于：响应针对约束关系的调整指令，调整约束关系中的重要性要求和/或风险要求，得到新的约束关系；根据新的约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定新的目标科目，以使通过新的目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，该存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，该处理器执行机器可执行指令以实现前述实施方式任一项所述的卫星发射场性能试验科目的选取方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供的一种卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备，首先获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据，该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；然后根据预设的约束关系和获取的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，该约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。该方式可以在约束卫星发射任务风险概率、试验科目重要性的情况下，由电子设备自动从预先设置好的多个性能试验科目中选取出试验周期最短时的性能试验科目，从而可有效缩短试验周期，同时提高卫星发射场选取卫星性能试验科目的合理性，有助于卫星、运载火箭试验科目在发射场的规范化实施。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种卫星发射场性能试验科目的选取方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种卫星发射场性能试验科目的选取方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种卫星发射场性能试验流程；

图4为本发明实施例提供的一种卫星发射场性能试验科目的选取结果的示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种卫星发射场性能试验科目的选取结果的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种卫星发射场性能试验科目的选取装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

卫星在发射场的测试发射工作是一个庞大的系统工程，期间进行的每个试验科目都需要提前计划、现场调度才能确保卫星的发射工作圆满完成。相关技术中，针对卫星发射场的测试场景进行了以下研究：

一、采用基于网络模型的航天发射地面测试流程方法，解决了试验时间与固定资源利用均衡问题、资源有限制时试验时间最短问题以及试验时间-测试费用优化问题。另外，针对航天发射任务中的地面测试过程，建立了“固定试验时间-最优资源利用”和“固定资源-最短试验时间”两种优化模型，解决了最优资源利用和最短试验时间两类地面测试优化调度问题。但是，上述方法主要研究了发射场资源优化调度问题，试图通过优化方法来合理安排试验资源从而缩短任务周期或者约束试验任务周期使得试验资源利用平衡，并没有解决在发射场试验科目的设置与剪裁问题。

二、针对目前载人航天发射场的特点，在确保风险最小的前提下，提出了采用取消、合并、重拍和简化优化法，设计“一次扣罩”代替“两次扣罩”的转运方案，来优化发射场测试发射流程，缩短测试发射周期的设想，进一步提高我国载人航天发射测试综合能力。另外，针对大中型遥感卫星发射场测试项目流程复杂，周期长等不适应发展形势的状态，编制了遥感卫星发射场“四合一”标准流程，通过优化卫星运输进场工作、发射场总装内容以及发射场试验科目，可有效缩短卫星的发射周期。但是，上述方式为了缩短卫星、运载火箭在发射场的测试发射周期，提出在发射场对卫星、运载火箭的试验科目进行剪裁，但没有从理论上解决试验科目的最优化设置剪裁问题，试验科目的设置与剪裁完全根据试验单位的历史经验，没有规律可循，不利于卫星、运载火箭试验科目在发射场的规范化实施。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备，该技术可以应用于卫星发射场的性能测试场景中。为了便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种卫星发射场性能试验科目的选取方法进行详细介绍，如图1所示，该方法包括如下具体步骤：

步骤S102，获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；其中，该风险概率用于指示不采用性能试验科目产生风险的概率值。

上述卫星发射场的多个性能试验科目是研发人员根据卫星发射场地面测试的流程总结概括得到的。上述每个性能试验科目的评价数据是通过设计调查问卷、收集发射场历史数据，并邀请卫星发射场、卫星研制厂所专家对各个性能试验科目相关情况进行打分，然后经数据处理得到了各个性能试验科目的重要性评分、试验时间和如果不安排本性能试验科目产生的风险概率。

在具体实现时，不同载荷、不同轨道、不同复杂程度的卫星，发射场地面测试发射流程不尽相同，但总体上可概括为六个阶段：运输进场、测试准备、卫星技术区测试测试、推进剂加注、星箭联合操作和卫星发射区测试。上述六个阶段主要实现的功能如下：

1）运输进场阶段：指卫星包装箱从机场卸机，通过公路运输进入卫星测试厂房。该阶段并行开展运输振动检测和运输环境温度压力检测这两个性能试验科目。

2）测试准备阶段：指从卫星检漏、厂房测试设备以及工装就位、卫星测试设备联调、卫星出包装箱的全过程。该阶段串行开展整星检漏和卫星外观检查这两个性能试验科目。

3）卫星技术区测试阶段：该阶段依次开展的性能试验科目为：供配电分系统测试、测控分系统测试、数据管理分系统测试、数传分系统测试、控制推进分系统测试、热控分系统测试、机构与结构分系统测试、载荷指令遍历测试，同步开展天线展开与转动测试、火工品测试，之后开展模拟飞行试验。卫星技术区测试期间持续进行厂房环境检测。

4）推进剂加注阶段：指为卫星加注满足要求的推进剂、并进行质心配平、漏率监测等。该阶段并行开展加注质量与质心测试、推进剂泄漏监测这两个性能试验科目。

5）星箭联合操作阶段：指卫星支架对接、卫星转场吊装、与火箭对接、合整流罩等。该阶段先开展星箭对接匹配性测试，然后并行进行转场运输振动测试、转场运输环境检测。

6）卫星发射区测试阶段：指卫星在发射区与火箭、发射场进行联合测试，模拟发射日测试，并进行卫星发射前状态准备。该阶段并行开展发射区电性能测试、发射区电磁兼容测试，然后依次开展卫星模拟发射日测试、射前蓄电池充电测试、射前状态检查。卫星发射区测试期间持续进行整流罩内环境监测。

综合上面各个阶段的测试，如图3所示给出了一种卫星发射场性能试验流程，图3中卫星发射场性能试验阶段包含27个性能试验科目，包括：运输振动检测T1、运输环境温度压力检测T2、整星检漏T3、卫星外观检查T4、供配电分系统测试T5、测控分系统测试T6、数据管理分系统测试T7、数传分系统测试T8、控制推进分系统测试T9、热控分系统测试T10、机构与结构分系统检查T11、模拟飞行试验T12、火工品测试T13、厂房环境测试T14、天线展开及转动试验T15、载荷指令遍历T16、加注质量与质心测试T17、推进剂泄露监测T18、星箭对接匹配性测试T19、转场运输振动测试T20、转场运输环境检测T21、发射区电性能测试T22、发射区电磁兼容测试T23、卫星模拟发射日测试T24、整流罩内环境监测T25、射前蓄电池充电测试T26和射前状态检查T27。

卫星发射场性能试验阶段包含的27个性能试验科目，贯穿卫星整个发射场阶段，这些试验科目结合卫星测发流程，采用“嵌入并行”的方式实施：即将发射场性能试验科目嵌入到卫星在发射场进行的测试发射流程中。当发射场性能试验科目和测发流程中试验科目相同时，发射场人员介入测试发射流程，与卫星试验队协商测试方法，“并行”采集数据。当发射场性能试验科目不属于测发流程时，则应在制定计划时，将这些性能试验科目“嵌入”在卫星的测试发射任务流程中。

步骤S104，根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短；其中，该约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。

上述目标科目可以理解为在满足约束关系的前提下，从所有性能试验科目中选取的、进行卫星发射场试验的试验周期最短的多个性能试验科目。其中，试验周期是根据选取的目标科目的执行顺序和试验时间确定的，例如，如果选取的目标科目是串联关系，那么试验周期为选取的目标科目对应的试验时间的加和。

上述预设的约束关系可以通过非线性等式约束函数、非线性不等式约束函数、整数线性规划、机器学习、深度学习等数学方法设置。在具体实现时，上述约束关系包括选取的目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，而且多个性能试验科目中未选取的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。其中，重要性要求和风险要求可以根据用户需求进行设定，例如，重要性要求可以包括：选取的多个目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值；风险要求可以包括：基于多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值。

上述重要性阈值和概率阈值均可以根据用户需求进行设定，例如，可以将重要性阈值设置为0.8或者0.9等，将概率阈值设置为10%或者20%等。

本发明实施例提供的一种卫星发射场性能试验科目的选取方法，首先获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；然后根据预设的约束关系和获取的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，该约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。该方式可以在约束卫星发射任务风险概率、试验科目重要性的情况下，由电子设备自动从预先设置好的多个性能试验科目中选取出试验周期最短时的性能试验科目，从而可有效缩短试验周期，同时提高卫星发射场选取卫星性能试验科目的合理性，有助于卫星、运载火箭试验科目在发射场的规范化实施。

本发明实施例还提供了另一种卫星发射场性能试验科目的选取方法，该方法在上述方式实施例的基础上实现；该方法重点描述根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短的具体过程（通过下述步骤S204-S206实现）；如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S202，获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率。

在具体实现时，针对设置的27个卫星发射场的性能试验科目，通过搜集历史数据、拟制调查问卷表、邀请专家打分、建立数学评估模型的方式，对每个性能试验科目的试验时间、重要性评分和风险概率进行评估，为后续优化设置性能试验科目提供数据支撑。

假定返回N份有效的调查问卷表，针对这N份调查问卷表中的每个性能试验科目执行下述步骤10-11，可以得到每个性能试验科目对应的试验时间和重要性评分：

步骤10，获取当前试验科目在N份调查问卷表中每份调查问卷表对应的试验时间，对获取到的N个试验时间相加后求平均，得到当前试验科目对应的试验时间。

在具体实现时，卫星发射场的多个性能试验科目中的每个性能试验科目均需要作为一次当前试验科目。在具体实现时，每个性能试验科目的试验时间可以定义为在发射场开展测试的工作时间，测试期间的休息时间不计算入内，以小时为单位。对于可以并行开展，而不影响其它试验的长时间监测类试验科目，如图3中的性能试验科目T14、T15，试验时间在计算过程中可以先假定为0。

步骤11，获取当前试验科目在N份调查问卷表中每份调查问卷表对应的重要性评分，对获取到的N个重要性评分相加后求平均，得到当前试验科目对应的重要性评分。

在一些实施例中，待所有性能试验科目的重要性评分计算完毕后，可以再对27个试验科目进行归一化处理，获得每个性能试验科目最终的重要性评分。

在具体实现时，每个性能试验科目的风险概率定义为不开展本性能试验科目给卫星发射任务带来的风险概率。假设若开展性能试验科目j(j=1,…27)，那么卫星存在某类型异常就一定能够被检测出来，此时性能试验科目j的风险概率为0；若不开展性能试验科目j，则卫星对该类型异常无法检测。同时，假设卫星产生该类型异常的概率为r _j ，则性能试验科目j的风险概率为r _j 。例如，针对每个卫星k在发射场的测试流程，统计性能试验科目j是否检测出异常

，则性能试验科目j的风险概率r _j 可以表示为:

其中，K表示在预设的发射场测试发射的总卫星数量。在此基础上，具体某型卫星发射任务承担的风险概率可以表示为27个通用试验科目中所有未开展试验科目组成的串联系统，此时，卫星发射任务风险概率（相当于总风险概率）可用数学公式表示为：

其中，A表示总风险概率；r _j 表示多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目中第j个性能试验科目对应的风险概率，也即是第j个未设置的性能试验科目对应的风险概率。

步骤S204，将通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，设置为目标函数。

由于当前航天发射场数量有限，为了缩短卫星在发射场开展测试的时间，进一步提高航天发射密度，需要对梳理的多个性能试验科目进行适当剪裁（可以理解为选取），在容许承担的发射任务风险概率内，设置最重要的性能试验科目，而忽略其他性能试验科目，使得卫星发射场的试验周期（相当于上述试验周期）最短。实践过程中即约束卫星发射任务风险概率以及性能试验科目的重要性（相当于约束关系），最短化卫星在发射场试验周期。

步骤S206，通过上述目标函数、约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

在具体实现时，上述目标函数可以包括：minf(t,x)；

上述约束关系可以为：选取的多个目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值M，且基于多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值R。上述约束关系可以表示为下述算式：

其中，f(t,x)表示通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期；N表示多个性能试验科目的总数；m _i 表示多个性能试验科目中第i个性能试验科目的重要性评分；x _i 表示第i个性能试验科目是否选取为目标科目，如果第i个性能试验科目选取为目标科目，x _i =1，否则，x _i =0；M表示预设的重要性阈值，r _i 表示第i个性能试验科目的风险概率；R表示预设的概率阈值。

上述算式中，用x _i 表示性能试验科目i(i=1,…,N)是否被裁剪，x _i 取值为0或者1。当x _i =0时，表示裁剪掉该性能试验科目，当x _i =1时，表示保留该性能试验科目，也即是该性能试验科目为目标科目。在具体实现时，可以根据目标科目之间的串联或者并联的执行关系，以及每个目标科目对应的试验时间，确定目标科目进行卫星发射场试验的试验周期f(t,x)。例如，如图3所示的27个性能试验科目的串并联的执行关系，将f(t,x)表示为：

其中，x=[x ₁,…,x ₂₇]，t[t ₁,…,t ₂₇]，x ₁,…,x ₂₇分别表示第1个到第27个性能试验科目是否被裁剪，当x _i =0时，表示裁剪掉该性能试验科目，当x _i =1时，表示保留该性能试验科目；t ₁,…,t ₂₇分别表示第1个到第27个性能试验科目对应的试验时间。

本实施例中性能试验科目设置与剪裁问题是一个典型0-1优化问题，由于解空间不大，可以使用穷举的方法遍历解空间，获得最优解以及多个次优解x，其中x _i 对应为1的性能试验科目为在约束任务风险概率R和性能试验科目重要性M的情况下，卫星在发射场需要设置的性能试验科目，也即是目标科目；x _i 对应为0的性能试验科目是需要剪裁掉的试验科目。用户可以根据自身的实际情况，人工从最优解以及次优解中选择自身最合适的试验科目设置与剪裁方案。

具体地，还可以通过调整约束关系，生成新的最优解和次优解，具体过程包括：响应针对约束关系的调整指令，调整约束关系中的重要性要求和/或风险要求，得到新的约束关系；然后根据新的约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定新的目标科目，以使通过新的目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

为了便于对本发明实施例进行理解，下面给出了使用上述步骤实现从27个性能试验科目中选取目标科目的具体过程：首选采用调查问卷、收集历史数据的方式获得各性能试验科目的评价数据，通过邀请卫星发射场从事卫星发射场性能鉴定试验的总体人员、测试人员以及卫星研制总体单位的卫星研制人员、卫星试验队人员，根据不同类型卫星开展发射场测试或者性能试验的情况，对每个试验科目的重要性进行打分，同时估计每个性能试验科目的试验时间，共发放调查问卷30 份，返回有效问卷28 份。对于每个性能试验科目的风险概率，统计发射场历次卫星发射任务中各个性能试验科目检测卫星异常的次数。然后计算得到每个性能试验科目的重要性评分、试验时间和风险概率，如表1所示：

表1

从表2可以看出，第14、25个性能试验科目为日常的环境监视科目，其试验时间的长短取决于与之并行开展的其他试验科目，为了方便后续处理，可将该性能试验科目的试验时间设置为0。另外从表 2最后两行可以看出，当安排所有的27个性能试验科目时，性能试验科目的重要性评分之和为1.0，卫星发射任务承担的总风险概率为0.0%，但是卫星在发射场的试验周期为237.73小时；当所有27个性能试验科目在发射场均不安排时，虽然卫星在发射场的试验周期为0小时，但是性能试验科目的重要性评分之和也为0.0，卫星发射任务承担的总风险概率高达71.23%。

当约束卫星发射任务的总风险概率R以及性能试验科目的重要性评分之和M=0.8时，采用0-1规划，通过遍历解空间获得的卫星发射场性能试验周期最短、第二短时，最优、次优的性能试验科目设置与剪裁方案，如图4和图5所示。图4和图5中的第一、二、三行分别显示的是当约束卫星发射任务的总风险概率（相当于图4中的任务风险概率）小于10%、20%、30%，所有目标科目的重要性评分之和不小于0.8时，卫星发射场的性能试验科目选取方案。图4中柱状图为发射场性能试验周期最短对应的最优试验科目（相当于目标科目）选取方案；图5中柱状图为试验周期第二短对应的次优试验科目选取方案。图4和图5中性能试验科目的序号数字上方有柱状快表示设置该科目（也即是该科目为目标科目），否则剪裁掉该性能试验科目。具体的性能试验科目选取方案见表2，表2中打钩项表示卫星发射任务中设置该性能试验科目。

表2

从表2中展示的最优和次优试验科目选取方案可以看出，在相同的约束条件下，次优科目选取方案与最优方案相比，卫星发射场的试验周期均有所增加，但是变化不大。同时在均满足约束关系的情况下，实际发射任务的总风险概率、试验科目的重要性评分之和也会变化。例如当约束发射任务的总风险概率不大于10%，目标科目的重要性评分之和不小于0.8时，最优方案试验周期最小为181.36小时，次优方案的试验周期增加为189.70小时，但是次优方案的实际任务风险8.06%却比最优方案更小，目标科目的重要性评分之和0.9323也比最优方案更高。当约束发射任务的总风险概率小于20%，目标科目的重要性评分之和大于0.8时，最优方案的试验周期最小为127.52小时，次优方案的试验周期稍微增加，为127.54小时，但是次优方案的总风险概率为17.99%比最优方案的总风险概率19.70%更小。因此，用户可以根据自身实际的情况，人工从最优方案或者次优方案中选择合适的科目选取方案。

上述卫星发射场性能试验科目的选取方法，该方式提出了基于0-1 规划的卫星通用试验科目设置与剪裁策略，解决了在约束卫星发射任务风险概率、试验科目重要性的情况下，使得发射场试验周期最短时的试验科目设置与剪裁问题；同时，该方式可以产生并展示最优以及次优通用试验科目设置与剪裁方案，允许用户根据实际情况，人工选择最合适的科目设置与剪裁方案。

对应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种卫星发射场性能试验科目的选取装置，该装置设置于电子设备；如图6所示，该装置包括：

数据获取模块50，用于获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；该评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；其中，风险概率用于指示不采用性能试验科目产生风险的概率值。

在具体实现时，上述多个性能试验科目的数量为27个，包括：运输振动检测、运输环境温度压力检测、整星检漏、卫星外观检查、供配电分系统测试、测控分系统测试、数据管理分系统测试、数传分系统测试、控制推进分系统测试、热控分系统测试、机构与结构分系统检查、模拟飞行试验、火工品测试、厂房环境测试、天线展开及转动试验、载荷指令遍历、加注质量与质心测试、推进剂泄露监测、星箭对接匹配性测试、转场运输振动测试、转场运输环境检测、发射区电性能测试、发射区电磁兼容测试、卫星模拟发射日测试、整流罩内环境监测、射前蓄电池充电测试和射前状态检查。

科目选取模块51，用于根据预设的约束关系和评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短；其中，该约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。

具体地，上述目标科目包括多个；上述目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，包括：多个目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值。上述多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求，包括：基于多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值。

上述卫星发射场性能试验科目的选取装置，首先获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个性能试验科目的评估数据；然后根据预设的约束关系和获取的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，该约束关系包括：目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求。该方式可以在约束卫星发射任务风险概率、试验科目重要性的情况下，由电子设备自动从预先设置好的多个性能试验科目中选取出试验周期最短时的性能试验科目，从而可有效缩短试验周期，同时提高卫星发射场选取卫星性能试验科目的合理性，有助于卫星、运载火箭试验科目在发射场的规范化实施。

在具体实现时，上述总风险概率通过下述算式确定：

其中，A表示总风险概率；r _j 表示多个性能试验科目中除目标科目之外的性能试验科目中第j个性能试验科目对应的风险概率。

进一步地，上述科目选取模块51，还用于：将通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，设置为目标函数；通过目标函数、约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定目标科目。

其中，f(t,x)表示通过目标科目进行卫星发射场试验的试验周期，N表示多个性能试验科目的总数；m _i 表示多个性能试验科目中第i个性能试验科目的重要性评分；x _i 表示第i个性能试验科目是否选取为目标科目，如果第i个性能试验科目选取为目标科目，x _i =1，否则，x _i =0；M表示预设的重要性阈值，r _i 表示第i个性能试验科目的风险概率；R表示预设的概率阈值；

在具体实现时，上述装置还包括试验周期确定模块，用于：根据目标科目之间的串联或者并联的执行关系，以及每个目标科目对应的试验时间，确定目标科目进行卫星发射场试验的试验周期。

进一步地，上述装置还包括更新模块，用于：响应针对约束关系的调整指令，调整约束关系中的重要性要求和/或风险要求，得到新的约束关系；根据新的约束关系和每个性能试验科目的评估数据，从多个性能试验科目中确定新的目标科目，以使通过新的目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图7所示，该电子设备包括处理器101和存储器100，该存储器100存储有能够被处理器101执行的机器可执行指令，该处理器执行机器可执行指令以实现上述卫星发射场性能试验科目的选取方法。

进一步地，图7所示的电子设备还包括总线102和通信接口103，处理器101、通信接口103和存储器100通过总线102连接。

其中，存储器100可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器100，处理器101读取存储器100中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例所提供的卫星发射场性能试验科目的选取方法、装置和电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种卫星发射场性能试验科目的选取方法，其特征在于，所述方法应用于电子设备；所述方法包括：

获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个所述性能试验科目的评估数据；所述评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；其中，所述风险概率用于指示不采用所述性能试验科目产生风险的概率值；

根据预设的约束关系和所述评估数据，从所述多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短；其中，所述约束关系包括：所述目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求；

所述目标科目包括多个；所述目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，包括：多个所述目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值；所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求，包括：基于所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值；

所述约束关系包括：

其中，N表示所述多个性能试验科目的总数；m _i 表示所述多个性能试验科目中第i个性能试验科目的重要性评分；x _i 表示所述第i个性能试验科目是否选取为目标科目，如果所述第i个性能试验科目选取为目标科目，x _i =1，否则，x _i =0；M表示预设的重要性阈值，r _i 表示所述第i个性能试验科目的风险概率；R表示预设的概率阈值；

所述多个性能试验科目的数量为27个，包括：运输振动检测、运输环境温度压力检测、整星检漏、卫星外观检查、供配电分系统测试、测控分系统测试、数据管理分系统测试、数传分系统测试、控制推进分系统测试、热控分系统测试、机构与结构分系统检查、模拟飞行试验、火工品测试、厂房环境测试、天线展开及转动试验、载荷指令遍历、加注质量与质心测试、推进剂泄露监测、星箭对接匹配性测试、转场运输振动测试、转场运输环境检测、发射区电性能测试、发射区电磁兼容测试、卫星模拟发射日测试、整流罩内环境监测、射前蓄电池充电测试和射前状态检查。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总风险概率通过下述算式确定：

其中，A表示所述总风险概率；r _j 表示所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目中第j个性能试验科目对应的风险概率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的约束关系和所述评估数据，从所述多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短的步骤，包括：

将通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，设置为目标函数；

通过所述目标函数、所述约束关系和每个所述性能试验科目的评估数据，从所述多个性能试验科目中确定目标科目。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述目标函数包括：minf(t,x)；其中，f(t,x)表示通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的约束关系和所述评估数据，从所述多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短的步骤之后，所述方法还包括：

响应针对所述约束关系的调整指令，调整所述约束关系中的所述重要性要求和/或所述风险要求，得到新的约束关系；

根据所述新的约束关系和每个所述性能试验科目的评估数据，从所述多个性能试验科目中确定新的目标科目，以使通过所述新的目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

6.一种卫星发射场性能试验科目的选取装置，其特征在于，所述装置设置于电子设备；所述装置包括：

数据获取模块，用于获取卫星发射场的多个性能试验科目中每个所述性能试验科目的评估数据；所述评估数据包括试验时间、重要性评分和风险概率；其中，所述风险概率用于指示不采用所述性能试验科目产生风险的概率值；

科目选取模块，用于根据预设的约束关系和所述评估数据，从所述多个性能试验科目中确定目标科目，以使通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短；其中，所述约束关系包括：所述目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，并且所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求；

所述目标科目包括多个；所述目标科目对应的重要性评分满足预设的重要性要求，包括：多个所述目标科目对应的重要性评分的和大于或者等于预设的重要性阈值；所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率满足预设的风险要求，包括：基于所述多个性能试验科目中除所述目标科目之外的性能试验科目对应的风险概率确定的总风险概率，小于或者等于预设的概率阈值；

所述约束关系包括：

其中，N表示所述多个性能试验科目的总数；m _i 表示所述多个性能试验科目中第i个性能试验科目的重要性评分；x _i 表示所述第i个性能试验科目是否选取为目标科目，如果所述第i个性能试验科目选取为目标科目，x _i =1，否则，x _i =0；M表示预设的重要性阈值，r _i 表示所述第i个性能试验科目的风险概率；R表示预设的概率阈值；

所述多个性能试验科目的数量为27个，包括：运输振动检测、运输环境温度压力检测、整星检漏、卫星外观检查、供配电分系统测试、测控分系统测试、数据管理分系统测试、数传分系统测试、控制推进分系统测试、热控分系统测试、机构与结构分系统检查、模拟飞行试验、火工品测试、厂房环境测试、天线展开及转动试验、载荷指令遍历、加注质量与质心测试、推进剂泄露监测、星箭对接匹配性测试、转场运输振动测试、转场运输环境检测、发射区电性能测试、发射区电磁兼容测试、卫星模拟发射日测试、整流罩内环境监测、射前蓄电池充电测试和射前状态检查。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述科目选取模块，用于：

将通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短，设置为目标函数；

通过所述目标函数、所述约束关系和每个所述性能试验科目的评估数据，从所述多个性能试验科目中确定目标科目。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述目标函数包括：minf(t,x)；其中，f(t,x)表示通过所述目标科目进行卫星发射场试验的试验周期。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括更新模块，用于：

响应针对所述约束关系的调整指令，调整所述约束关系中的所述重要性要求和/或所述风险要求，得到新的约束关系；

根据所述新的约束关系和每个所述性能试验科目的评估数据，从所述多个性能试验科目中确定新的目标科目，以使通过所述新的目标科目进行卫星发射场试验的试验周期最短。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1至5任一项所述的卫星发射场性能试验科目的选取方法。

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