● 摘要
目前可以用于评估无人机系统保障效能水平的度量指标较少,而现有的其它武器系统的保障效能度量参数不足以全面、系统地反映无人机系统的保障效能水平。针对这一问题,本文研究了典型无人机系统的结构、任务及保障特点,分析了影响无人机系统保障效能的关键影响因素,建立了无人机系统保障效能参数体系树。从系统角度出发,提出了以可用度瞬时值作为评估无人机系统战备完好能力和任务持续能力的研究思路,建立了无人机系统瞬时可用度解析计算模型,得出了无人机系统的战备完好性和任务持续性分析方法,并进行了典型无人机系统瞬时可用度计算的案例研究。本文主要的研究内容及研究思路如下:
首先,通过对国内外常见无人机系统型号进行调研,总结出典型无人机系统的结构、任务及保障方面的通用特点,针对无人机系统对于保障效能的需求,提出了典型无人机系统保障效能的定义并分析其内涵,确定了以评估战备完好性参数和任务持续性参数作为无人机系统保障效能指标评估的途径。通过对无人机系统的特点进行分析,得出无人机系统各分系统之间的功能逻辑关系。
其次,针对典型无人机系统的结构、任务及保障特点,分析影响无人机系统保障效能的因素,找出能够度量这些影响因素程度的量化指标,将保障效能影响因素指标或参数按系统层、分系统层、特性参数层、要素层进行划分,建立无人机系统保障效能参数体系,分析得出各层参数间的联系,并将参数体系作为无人机系统战备完好性和任务持续性参数计算及进行保障效能评估的基础。
随后,基于广义马尔可夫状态转移过程,针对故障间隔时间和修理时间服从一般分布的无人机系统,运用偏微分方程组的求解思路,得出其瞬时可用度模型解的形式。考虑到解的复杂性,为便于工程运用,以各子系统的故障间隔时间和修理时间服从指数分布的典型“一站四机”式无人机系统作为研究对象,将其分系统的状态转移过程转化为马尔可夫过程,建立分系统瞬时可用度模型,利用拉式-反拉式变换计算方法得出无人机系统各分系统瞬时可用度的解析解,然后根据各分系统的逻辑结构,计算得到了具有典型系统结构及任务特点的无人机系统的瞬时可用度的解析解。
最后,构建了一个典型无人机系统瞬时可用度计算案例,通过对各分系统瞬时可用度的计算,得出无人机系统战备完好性及任务持续性参数结果,从而完成系统的保障效能指标评估。通过对所得结果的分析,验证了模型及算法的合理性。
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