[发明专利]基于MLE和蒙特卡罗仿真的卫星寿命预测方法

说明书

本发明提供了基于MLE和蒙特卡罗仿真的卫星寿命预测方法。该方法将卫星失效分为随机失效和耗损失效两大类，建立随机失效产品的寿命模型，根据卫星随机失效产品各单机失效率和其可靠性逻辑关系，采用蒙特卡罗仿真方法，求得卫星系统随机失效的首次故障前平均时间MTTF，由此获得卫星系统随机失效可靠性函数R随机(t)；建立耗损失效产品的寿命模型，根据卫星耗损失效产品各单机可靠性逻辑关系及其耗损寿命均值和方差，利用蒙特卡罗仿真方法，计算得到卫星耗损寿命的均值和方差估计，由此获得卫星系统耗损失效可靠性函数R耗损(t)；将卫星系统随机失效和耗损失效函数进行综合解析，得到卫星平均任务持续时间MMD，以此作为卫星系统的寿命预测结果。该方法计算准确客观。

技术领域

本发明涉及基于MLE(MLE:Mean Lifetime Estimate平均寿命估计)和蒙特卡罗仿真的卫星寿命预测方法和蒙特卡罗仿真的卫星寿命预测方法，属于可靠性评估技术领域。

背景技术

寿命预测方法有基于模型的预测技术方法、基于概率的预测技术方法和基于数据驱动预测技术方法。一般卫星系统都涉及电子、热、力、电磁等多领域学科，加之在轨环境多变、恶劣，因此构建卫星系统的物理化学模型显得更为艰巨；同时对于航天工业，卫星大规模生产肯定不现实，卫星失效的统计分析以及可靠性数据都面临着样本稀少，概率统计面临是计算精确“平均”还是得到不确定的“特定”卫星的可靠性的困难选择。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出基于平均寿命估计和蒙特卡罗仿真的卫星寿命预测方法，实现了对卫星平均任务持续时间(MMD)的预测。

本发明的技术解决方案是：基于MLE和蒙特卡罗仿真的卫星寿命预测方法，该方法包括如下步骤：

(1)、根据卫星寿命终止判据，确定会导致卫星寿命终止的各分系统单机产品；

(2)、将步骤(1)所确定的会导致卫星寿命终止的各分系统单机产品划分为随机失效产品和耗损失效产品两类；

(3)、建立随机失效产品的寿命模型，根据卫星随机失效产品各单机失效率和其可靠性逻辑关系，采用蒙特卡罗仿真方法，求得卫星系统随机失效的首次故障前平均时间MTTF，由此获得卫星系统随机失效可靠性函数R随机(t)；

(4)、建立耗损失效产品的寿命模型，根据卫星耗损失效产品各单机可靠性逻辑关系及其耗损寿命均值和方差，利用蒙特卡罗仿真方法，计算得到卫星耗损寿命的均值和方差估计，由此获得卫星系统耗损失效可靠性函数R耗损(t)；

(5)、将卫星系统随机失效和耗损失效函数进行综合解析，得到卫星平均任务持续时间MMD，以此作为卫星系统的寿命预测结果。

所述随机失效产品的寿命模型为该产品的可靠性模型。

所述步骤(3)的具体实现为：

(3.1)、初始化仿真参数，所述仿真参数包括：仿真次数门限N、预设仿真步数阈值K、分析时间t，分析时间步长Δt、仿真步数i；

(3.2)、将仿真步数i加1，更新仿真步数i；

(3.3)、初始化仿真次数n及满足可靠性要求的可靠性次数r为0；

(3.4)、将仿真次数n加1；

(3.5)、利用MATLAB的随机函数产生随机数作为随机可靠性指标，根据随机失效产品的寿命模型，计算每一个随机失效产品单机的失效可靠性指标对应的失效时间，结合随机失效产品各单机之间的可靠性逻辑关系，得到随机失效产品的寿命Ts，进入步骤(3.6)；