CN113821867A - 一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法及估算系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法及估算系统，利用了模块化思想和矩阵计算工具，实现对大量载人登月任务航天器系统可靠性进行高效、准确地计算分析，具体为：步骤一：建立可靠性参考数据库；步骤二：载人登月航天器与任务流程模块化；步骤三：载人登月任务构型构造；步骤四：可靠性求解本。本发明将各个子系统的可靠性数据构造成数据库，可靠性估算时可直接调用，避免了各子系统专业单独计算带来的大工作量；还利用模块化的思想规划设计载人登月任务构型，构造过程简单，具有通用性，能够高效而准确地计算出任一载人登月任务构型的可靠性，克服了传统研究方法工作量过大、操作麻烦度偏高、可调整性不足等缺点。

Description

一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法及估算系统

技术领域

本发明涉及一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法及估算系统。该方法及系统利用了模块化思想和矩阵计算工具，可以实现对大量载人登月任务航天器系统可靠性进行高效、准确地计算分析，属于航天技术领域。

背景技术

随着人类科学技术发展，深空探测技术日益成为航天工程高精尖技术集中体现；其中，载人登月工程凭其任务系统的高度综合性、复杂性、系统性、战略性，在深空探测中占据着举足轻重的地位。

规划、设计、分析载人登月任务构型是载人登月工程的基础，且不同的载人登月任务构型具有不同的任务可靠性。而传统研究方法多使用定性描述、停留于描述任务构型的层面，且存在大量迭代问题，十分不便。因此，设计一种通用、高效、准确的任务可靠性计算分析方法及其使用平台成为必需。

发明内容

1、目的

本发明提供一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法及其使用平台——可靠性估算系统，以克服传统研究方法工作量过大、操作麻烦度偏高、可调整性不足等缺点。

2、技术方案

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

(1)一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，它包括以下步骤：

步骤一：建立可靠性参考数据库

所述可靠性参考数据库由载人登月任务航天器各舱段部件的功能、功耗等参数决定。

步骤二：载人登月航天器与任务流程模块化

所述载人登月航天器与任务流程模块化包含航天器模块化和任务流程模块化两部分，二者属于并列关系。

所述航天器模块化是指将载人登月航天器的推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱(包括上升级、下降级)以及运载火箭上面级、机动变轨推进器等组成部分看作独立的舱段模块，建立各个模块任务开始前的初始可靠性估算数学模型。各个舱段模块是并列关系。

所述任务流程模块化是指将载人登月任务流程划分为一系列任务阶段，不同的载人登月任务构型包含的任务阶段不同。任务流程模块化还要明确各个任务阶段下航天器各舱段模块的可靠性变化量。

所述载人登月任务构型是指载人登月任务中航天器各个模块在整个任务流程中的具体运行方案。

步骤三：载人登月任务构型构造

所述载人登月任务构型构造包括航天器选取和任务阶段选取两部分，二者在构造载人登月任务构型时按顺序执行，即先选择载人登月航天器，再选择载人登月任务阶段。

所述航天器选取即选择经步骤二模块化后的航天器舱段，可以全选，也可以部分选择，具体选择应由该方法的使用者决定。选择某一航天器舱段模块后，这一模块对应的初始可靠性估算模型也就唯一确定。

所述任务阶段选取即选择每个航天器舱段模块对应的任务阶段，每个舱段模块可以只对应一个任务阶段，也可对应多个任务阶段。

步骤四：可靠性求解

利用递推法对可靠性进行估算。

所述递推法是指，利用前一阶段的航天器可靠性数据构建状态向量，同时构建转移矩阵，通过矩阵运算推出后一阶段航天器的可靠性。递推法从第一个任务阶段开始，直到推出整个航天器的可靠性为止。递推过程建立在可靠性参考数据库的基础上，利用了矩阵运算思想。

(2)一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，作为上述载人登月任务航天器系统可靠性估算的方法的一种使用平台，它包括数据参考模块、构型规划模块和可靠性求解模块三部分。这三个模块在进行载人登月任务航天器系统可靠性估算时按顺序执行，即先构造数据参考模块，再执行构型规划模块，最后执行可靠性求解模块。

所述数据参考模块由可靠性参考数据库子模块、航天器子模块和任务阶段子模块三部分组成，各子模块之间是并列关系。该可靠性参考数据库子模块是航天器各舱段模块信息的存储空间，采用层次结构，它用于存储各任务阶段下载人登月航天器各舱段部件的功能、功耗等参数，为可靠性估算打下基础；该航天器子模块是飞行器信息的存储空间，它用于存储航天器各舱段模块的名称和对应的初始可靠性估算数学模型，包括的舱段有推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱、运载火箭上面级、机动变轨推进器等；该任务阶段子模块是任务阶段信息的存储空间，它用于存储各任务阶段的名称和对应的各舱段模块可靠性变化信息。

所述构型规划模块由航天器选择子模块和任务阶段选择子模块两部分组成，两者按顺序执行，即先执行航天器选择子模块，再执行任务阶段选择子模块。该航天器选择子模块是面向用户的一个窗口，同时也是一个信息传递通道，它与航天器子模块相连，用户可以从中选择载人登月所需的航天器舱段模块，该子模块能将相应舱段的初始可靠性估算数学模型传递给可靠性求解模块；该任务阶段选择子模块是面向用户的一个窗口，同时也是一个信息传递通道，它与任务阶段子模块相连，用户可以从中选择航天器对应的任务阶段，该子模块能将各任务阶段的航天器各舱段模块可靠性变化信息传递给可靠性求解模块。

所述可靠性求解模块采用了递推法，它接收构型规划模块传递的航天器各舱段模块初始可靠性估算数学模型和各任务阶段下航天器各舱段模块可靠性变化信息，通过矩阵运算对可靠性进行估算。

3、优点及功效

本发明将各个子系统的可靠性数据构造成数据库，可靠性估算时可直接调用，避免了各子系统专业单独计算带来的大工作量；本发明还利用模块化的思想规划设计载人登月任务构型，构造过程简单，而且可靠性估算方法具有通用性，能够高效而准确地计算出任一载人登月任务构型的可靠性，克服了传统研究方法工作量过大、操作麻烦度偏高、可调整性不足等缺点。

附图说明

图1载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法流程框图。

图2载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和构造基于“月球轨道交会法”的载人登月任务构型实施例对本发明作进一步描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范畴。

由图1可以看出，本发明提供一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，主要包括以下几个步骤：

步骤一：建立可靠性参考数据库

所述可靠性参考数据库由载人登月任务航天器各舱段部件的功能、功耗等参数组成，各参数之间是并列关系，均将作为后续可靠性估算的基础。

数据库采用层次模型，共分为4层：顶层为航天器层，包括推进舱、轨道舱、返回舱和登月舱四部分；第二层为子系统层，包含结构与机构子系统、推进子系统、电源子系统、探测制导与控制子系统、热控子系统、总体电路子系统、测控与通信子系统、数据管理子系统、仪表照明子系统、应急救生子系统、乘员子系统、环控生保子系统、着陆回收子系统、出舱保障子系统、月球车子系统、月球科考子系统等16个子系统；第三层为零部件层，包括子系统下各个可能的零部件；第四层为数据层，包括零部件的功能、功耗等信息。

数据库中的数据来源于现有航天器，可靠性高，可移植性好。

步骤二：载人登月航天器与任务流程模块化

所述载人登月航天器与任务流程模块化包含航天器模块化和任务流程模块化两部分，二者属于并列关系。

所述航天器模块化是指将载人登月航天器的推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱(包括上升级、下降级)以及运载火箭上面级、机动变轨推进器等组成部分看作独立的舱段模块，建立各个模块任务开始前的初始可靠性估算数学模型。该初始可靠性估算数学模型为一个行向量，其元素为各个模块的初始可靠性。

其中，航天器各个舱段模块的可靠性包括任务成功率、乘员安全率等几种，与舱段模块的功能、功耗等有关。任务开始前，各舱段模块的初始可靠性均定为1，即100％。

所述任务流程模块化是指将载人登月任务流程划分为一系列任务阶段，不同的载人登月任务构型包含的任务阶段不同。

具体的任务阶段包括发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、下降登月段、月面工作段、起飞上升段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段、再入着陆段。任务流程模块化还要通过调用步骤一所建立可靠性参考数据库以明确各个任务阶段下航天器各舱段模块的可靠性变化量。

所述载人登月任务构型是指载人登月任务中航天器各个模块在整个任务流程中的具体运行方案。

步骤三：载人登月任务构型构造

所述载人登月任务构型构造包括航天器选取和任务阶段选取两部分，二者在构造载人登月任务构型时按顺序执行，即先选择载人登月航天器，再选择载人登月任务阶段。

在此实施例中，选取的航天器舱段模块包括：轨道舱，推进舱，返回舱，登月舱。

各舱段模块对应的任务阶段为：

轨道舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段；

推进舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段；

返回舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段、再入着陆段；

登月舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、下降登月段、月面工作段、起飞上升段、返回地球等待段。

上述各个舱段模块在所对应任务阶段内为主动模块，其可靠性会发生变化，变化量即步骤二所给定各任务阶段下的可靠性变化量；在其他任务阶段内则不是主动模块，可靠性不变。

此外，发射段所有舱段模块组合在一起；登月舱在月面活动期间，轨道舱、推进舱和返回舱组合体(称为乘员舱)在环月轨道上飞行；月-地转移段轨道舱、推进舱和返回舱组合。

载人登月任务构型选用的是“月球轨道交会法”，即：利用运载火箭将航天器系统(乘员舱、登月舱)一路送往月球；进入环月轨道之后，宇航员进入登月舱(乘员舱则与之分离)，从而着陆月球。展开一系列月面工作后，宇航员搭乘登月舱上升级离开月球并与乘员舱交会对接，将样品等转移至乘员舱。完成交接工作后，上升级分离，乘员舱搭载着宇航员，向地球返回，于绕地轨道完成返回舱与轨道舱、推进舱分离，通过返回舱再入着陆，完成载人登月任务。

步骤四：可靠性求解

利用递推法对可靠性进行估算。

递推法数学模型如下：

待研究载人登月任务构型所用航天器系统采用了n个舱段模块，共有N个任务阶段(n、 N均可由步骤三确定)。任务阶段从前到后用s₁，s₂，…，s_N表示，对应航天器系统可靠性状态向量为SV₁，SV₂，…，SV_n。此外，任务开始前的初始可靠性状态向量为：

SV₀＝[1 1 … 1]

在经过i-1个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性状态向量为：

式中，p₁、p₂、……、p_n为各舱段模块的可靠性(如任务成功率、乘员安全率等，写为小数形式)。

此时，整个航天器系统的可靠性即：

第i个任务阶段中，由步骤三可知，部分舱段模块的可靠性会发生变化，即第j个舱段模块会存在任务损失率lom_i，j或乘员损失率loc_i，j等，且该任务损失率或乘员损失率等的数值由步骤二明确给定。由此可以构建一种可靠性转移矩阵R_n×n，且有：

R_jj-1-lom_i，j

或：

R_jj＝1-loc_i

其中，R_jj表示矩阵R_n×n第j行第j列元素。

于是，经过第i个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性向量变为：

或：

如此，经过i个任务阶段后，整个航天器系统的可靠性为：

根据以上递推式，从任务开始前的初始可靠性可以递推得到整体任务可靠性。

在此实施例中，载人登月任务航天器系统的初始可靠性状态向量为：

SV₀＝[1 1 1 1]

经过发射段后，任务成功率状态向量为：

乘员安全率状态向量为：

即，经过发射段后，航天器系统的任务成功率为0.9897，乘员安全率为0.9995。

依次递推计算，最终得到航天器系统整体任务成功率为0.9787，乘员安全率为0.9905。

运用上述方法，就可以任意规划设计载人登月任务构型，并快速高效地估算可靠性。

如图2，本发明还提供了一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，作为上述载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法的一种使用平台，它包括数据参考模块、构型规划模块和可靠性求解模块三部分。这三个模块在进行可靠性估算时按顺序执行，即先构造数据参考模块，再执行构型规划模块，最后执行可靠性求解模块。

所述数据参考模块由可靠性参考数据库子模块、航天器子模块和任务阶段子模块三部分组成，各子模块之间是并列关系。该可靠性参考数据库子模块是航天器各舱段模块信息的存储空间，采用层次结构，它用于存储各任务阶段下载人登月航天器各舱段部件的功能、功耗等参数，为可靠性估算打下基础；该航天器子模块是飞行器信息的存储空间，它用于存储航天器各舱段模块的名称和对应的初始可靠性估算数学模型，包括的舱段有推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱、运载火箭上面级、机动变轨推进器等；该任务阶段子模块是任务阶段信息的存储空间，它用于存储各任务阶段的名称和对应的各舱段模块可靠性变化信息，包括的任务阶段有发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、下降登月段、月面工作段、起飞上升段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段、再入着陆段。

所述构型规划模块由航天器选择子模块和任务阶段选择子模块两部分组成，两者按顺序执行，即先执行航天器选择子模块，再执行任务阶段选择子模块。该航天器选择子模块是面向用户的一个窗口，同时也是一个信息传递通道，它与航天器子模块相连，用户可以从中选择载人登月所需的航天器舱段模块，该子模块能将相应舱段的初始可靠性估算数学模型传递给可靠性求解模块；该任务阶段选择子模块是面向用户的一个窗口，同时也是一个信息传递通道，它与任务阶段子模块相连，用户可以从中选择航天器对应的任务阶段，该子模块能将各任务阶段的航天器各舱段模块可靠性变化信息传递给可靠性求解模块。

所述可靠性求解模块采用了递推法，它接收构型规划模块传递的航天器各舱段模块初始可靠性估算数学模型和各任务阶段下航天器各舱段模块可靠性变化信息，通过矩阵运算对可靠性进行估算。

递推法数学模型如下：

待研究载人登月任务构型所用航天器系统采用了n个舱段模块，共有N个任务阶段(n、 N可由步骤三确定)，任务阶段从前到后用s₁，s₂，…，s_N表示，对应航天器系统可靠性状态向量为SV₁，SV₂，…，SV_n。此外，任务开始前的初始可靠性状态向量为：

SV₀＝[1 1 … 1]

在经过i-1个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性状态向量为：

式中，p₁、p₂、……、p_n为各舱段模块的可靠性(如任务成功率、乘员安全率等，写为小数形式)。

此时，整个航天器系统的可靠性即：

第i个任务阶段中，由步骤三可知，部分舱段模块的可靠性会发生变化，即第j个舱段模块会存在任务损失率lom_i，j或乘员损失率loc_i，j等，且该任务损失率或乘员损失率等的数值由步骤二明确给定。由此可以构建一种可靠性转移矩阵R_n×n，且有：

R_jj＝1-lom_i，j

或：

R_jj＝1-loc_i

其中，R_jj表示矩阵R_n×n第j行第j列元素。

于是，经过第i个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性状态向量变为：

或：

如此，经过i个任务阶段后，整个航天器系统的可靠性为：

。

Claims (10)

1.一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：建立可靠性参考数据库

所述可靠性参考数据库由载人登月任务航天器各舱段部件的功能、功耗的参数决定；

步骤二：载人登月航天器与任务流程模块化

所述载人登月航天器与任务流程模块化包含航天器模块化和任务流程模块化两部分，二者属于并列关系；

所述航天器模块化是指将载人登月航天器的推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱以及运载火箭上面级、机动变轨推进器的组成部分看作独立的舱段模块，建立各个模块任务开始前的初始可靠性估算数学模型；各个舱段模块是并列关系；

所述任务流程模块化是指将载人登月任务流程划分为一系列任务阶段，不同的载人登月任务构型包含的任务阶段不同；任务流程模块化还要明确各个任务阶段下航天器各舱段模块的可靠性变化量；

步骤三：载人登月任务构型构造

所述载人登月任务构型构造包括航天器选取和任务阶段选取两部分，二者在构造载人登月任务构型时按顺序执行，即先选择载人登月航天器，再选择载人登月任务阶段；

所述航天器选取即选择经步骤二模块化后的航天器舱段，可以全选，也可以部分选择，具体选择应由该方法的使用者决定；选择某一航天器舱段模块后，这一模块对应的初始可靠性估算模型也就唯一确定；

所述任务阶段选取即选择每个航天器舱段模块对应的任务阶段，每个舱段模块对应一个任务阶段，或者对应多个任务阶段；

步骤四：可靠性求解

利用递推法对可靠性进行估算；

所述递推法是指，利用前一阶段的航天器可靠性数据构建状态向量，同时构建转移矩阵，通过矩阵运算推出后一阶段航天器的可靠性；递推法从第一个任务阶段开始，直到推出整个航天器的可靠性为止。

2.根据权利要求1所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，其特征在于，在步骤1中，数据库采用层次模型，共分为4层：顶层为航天器层，包括推进舱、轨道舱、返回舱和登月舱四部分；第二层为子系统层，包含结构与机构子系统、推进子系统、电源子系统、探测制导与控制子系统、热控子系统、总体电路子系统、测控与通信子系统、数据管理子系统、仪表照明子系统、应急救生子系统、乘员子系统、环控生保子系统、着陆回收子系统、出舱保障子系统、月球车子系统、月球科考子系统；第三层为零部件层，包括子系统下各个可能的零部件；第四层为数据层，包括零部件的功能、功耗的信息。

3.根据权利要求1所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，其特征在于，在步骤2中，该初始可靠性估算数学模型为一个行向量，其元素为各个模块的初始可靠性；其中，航天器各个舱段模块的可靠性包括任务成功率及乘员安全率，与舱段模块的功能、功耗有关；任务开始前，各舱段模块的初始可靠性均定为1，即100％；

所述任务流程模块化，具体的任务阶段包括发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、下降登月段、月面工作段、起飞上升段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段、再入着陆段；任务流程模块化还要通过调用步骤一所建立可靠性参考数据库以明确各个任务阶段下航天器各舱段模块的可靠性变化量。

4.根据权利要求1所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，其特征在于，在步骤3中，选取的航天器舱段模块包括：轨道舱，推进舱，返回舱，登月舱；

各舱段模块对应的任务阶段为：

轨道舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段；

推进舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段；

返回舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、返回地球等待段、环月机动变轨段、月-地转移段、近地制动段、再入着陆段；

登月舱——发射段、绕地飞行段、绕地机动变轨段、地-月转移段、月球制动捕获段、环月飞行段、下降登月段、月面工作段、起飞上升段、返回地球等待段；

上述各个舱段模块在所对应任务阶段内为主动模块，可靠性会发生变化，变化量即步骤二所给定各任务阶段下的可靠性变化量；

此外，发射段所有舱段模块组合在一起；登月舱在月面活动期间，轨道舱、推进舱和返回舱组合体在环月轨道上飞行；月-地转移段轨道舱、推进舱和返回舱组合；

载人登月任务构型选用的是“月球轨道交会法”，即：利用运载火箭将航天器系统一路送往月球；进入环月轨道之后，宇航员进入登月舱，从而着陆月球；展开一系列月面工作后，宇航员搭乘登月舱上升级离开月球并与乘员舱交会对接，将样品转移至乘员舱；完成交接工作后，上升级分离，乘员舱搭载着宇航员，向地球返回，于绕地轨道完成返回舱与轨道舱、推进舱分离，通过返回舱再入着陆，完成载人登月任务。

5.根据权利要求1所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法，其特征在于，在步骤4中，递推法数学模型如下：

待研究载人登月任务构型所用航天器系统采用了n个舱段模块，共有N个任务阶段；任务阶段从前到后用s₁，s₂，…，s_N表示，对应航天器系统可靠性状态向量为SV₁，SV₂，…，SV_n；此外，任务开始前的初始可靠性状态向量为：

SV₀＝[1 1 … 1]

在经过i-1个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性状态向量为：

式中，p₁、p₂、……、p_n为各舱段模块的可靠性；

此时，整个航天器系统的可靠性即：

第i个任务阶段中，由步骤三可知，部分舱段模块的可靠性会发生变化，即第j个舱段模块会存在任务损失率lom_i，j或乘员损失率loc_i，j，且该任务损失率或乘员损失率的数值由步骤二明确给定；由此可以构建一种可靠性转移矩阵R_n×n，且有：

R_jj＝1-lom_i，j

或：

R_jj＝1-loc_i

其中，R_jj表示矩阵R_n×n第j行第j列元素；

于是，经过第i个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性向量变为：

或：

如此，经过i个任务阶段后，整个航天器系统的可靠性为：

从任务开始前的初始可靠性可以递推得到整体任务可靠性；

载人登月任务航天器系统的初始可靠性状态向量为：

SV₀＝[1 1 1 1]

经过发射段后，任务成功率状态向量为：

乘员安全率状态向量为：

即，经过发射段后，航天器系统的任务成功率为0.9897，乘员安全率为0.9995。

6.一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，其特征在于：它包括数据参考模块、构型规划模块和可靠性求解模块三部分；这三个模块在进行载人登月任务航天器系统可靠性估算时按顺序执行，即先构造数据参考模块，再执行构型规划模块，最后执行可靠性求解模块。

7.根据权利要求6所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，其特征在于：所述数据参考模块由可靠性参考数据库子模块、航天器子模块和任务阶段子模块三部分组成，各子模块之间是并列关系；该可靠性参考数据库子模块是航天器各舱段模块信息的存储空间，采用层次结构，它用于存储各任务阶段下载人登月航天器各舱段部件的功能、功耗参数；该航天器子模块是飞行器信息的存储空间，它用于存储航天器各舱段模块的名称和对应的初始可靠性估算数学模型，包括的舱段有推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱、运载火箭上面级、机动变轨推进器；该任务阶段子模块是任务阶段信息的存储空间，它用于存储各任务阶段的名称和对应的各舱段模块可靠性变化信息。

8.根据权利要求6所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，其特征在于：所述构型规划模块由航天器选择子模块和任务阶段选择子模块两部分组成，两者按顺序执行，即先执行航天器选择子模块，再执行任务阶段选择子模块；该航天器选择子模块是面向用户的一个窗口，同时也是一个信息传递通道，它与航天器子模块相连，用户从中选择载人登月所需的航天器舱段模块，该子模块能将相应舱段的初始可靠性估算数学模型传递给可靠性求解模块；该任务阶段选择子模块是面向用户的一个窗口，同时也是一个信息传递通道，它与任务阶段子模块相连，用户从中选择航天器对应的任务阶段，该子模块能将各任务阶段的航天器各舱段模块可靠性变化信息传递给可靠性求解模块。

9.根据权利要求6所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，其特征在于：所述可靠性求解模块采用了递推法，它接收构型规划模块传递的航天器各舱段模块初始可靠性估算数学模型和各任务阶段下航天器各舱段模块可靠性变化信息，通过矩阵运算对可靠性进行估算。

10.根据权利要求9所述的一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算系统，其特征在于：递推法数学模型如下：

待研究载人登月任务构型所用航天器系统采用了n个舱段模块，共有N个任务阶段，任务阶段从前到后用s₁，s₂，…，s_N表示，对应航天器系统可靠性状态向量为SV₁，SV₂，…，SV_n；此外，任务开始前的初始可靠性状态向量为：

SV₀＝[1 1 … 1]

在经过i-1个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性状态向量为：

式中，p₁、p₂、……、p_n为各舱段模块的可靠性；

此时，整个航天器系统的可靠性即：

第i个任务阶段中，由步骤三可知，部分舱段模块的可靠性会发生变化，即第j个舱段模块会存在任务损失率lom_i，j或乘员损失率loc_i，j，且该任务损失率或乘员损失率的数值由步骤二明确给定；由此可以构建一种可靠性转移矩阵R_n×n，且有：

R_jj＝1-lom_i，j

或：

R_jj＝1-loc_i

其中，R_jj表示矩阵R_n×n第j行第j列元素；

于是，经过第i个任务阶段后，航天器各舱段模块的可靠性状态向量变为：

或：

如此，经过i个任务阶段后，整个航天器系统的可靠性为：

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