任务驱动的集群无人机RMS分析与评估技术课件 9 集群无人机RMS典型参数模型研究

9集群无人机RMS典型参数模型研究CONTENTS目录9.29.1时间类参数模型概率类参数模型9.3其他类型参数模型9.4

任务可靠度模型9集群无人机RMS典型参数模型研究

时间类参数研究准备时间、任务在线响应时间模型，针对不同类型集群无人机RMS参数。

概率性参数建立集群任务成功概率模型，深入分析无人机任务执行的不确定性。

部署与效能构建部署性参数和任务效能模型，评估集群无人机的实战能力。

可靠性参数开发任务可靠度模型于集群层、体系层，确保无人机系统稳定运行。时间类参数模型9.19.1.1准备时间参数

1.任务前准备时间任务前准备时间是无人机进入执行任务状态的准备时间，包括装备启封、技术检查等，保障活动基本发生在驻地。9.1.1准备时间参数2.再次出动准备时间

再次出动准备时间指无人机完成任务后至下次任务的准备时间,涉及检查、加油、维护等,受任务性质、人力及设备影响。

准备时间计算基于工作项目集、时间矩阵与逻辑关系,计算单次与多任务准备时间,考虑任务权重与集群无人机最大准备时间。9.1.2任务在线响应时间任务在线响应时间综合参数，含信息传输、装备准备、流程重构及管理延误，体现系统可靠性、维修性与保障性。时间构成由信息传输时延、流程重构、飞行、准备、保障、管理及操作人员交互时间累加而成，全面评估任务响应效率。9.1.2任务在线响应时间1.信息传输时延

时间类参数模型反映信息传输时间，受传输速度、带宽、网络结构等影响，计算i类信息延时TSi，统计时间内所有信息延时平均值。任务在线响应时间定义为信息被接收时刻tr减去被发送时刻ts，即tj=tr-ts，适用于所有传输信息，j=1,2,...,J。9.1.2任务在线响应时间2.任务流程重构时间

任务流程重构时间重构时间T=T1+T2，T1为设计时间，T2为执行时间，含平台配置与新成员加入时间。

无人机系统配置时间第i个系统的配置时间ti，新成员含出动准备与飞行时间，原成员为飞抵新坐标时间。9.1.2任务在线响应时间

3.转场时间与转换时间无人机转场时间：部署保障资源运送指定区域时间，含装、卸资源及往返运输总时间。无人机转换时间：发射地、回收地和任务区域转换时间。9.1.2任务在线响应时间4.平均保障延误时间

时间类参数模型平均保障延误时间反映资源补给或管理影响下的维修延迟，计算需明确维修与保障延误时间界限，制定判断准则。

任务在线响应时间涉及保障事件总数，包括故障排除、预防维修及使用保障次数，需说明时间重叠处理方式。9.1.2任务在线响应时间

5.平均管理延误时间平均管理延误时间是规定时间内管理延误时间的平均值，公式为TAD（管理延误总时间）除以NL（保障事件总数）。概率类参数模型9.29.2.1集群任务成功概率集群子阶段任务分析讨论集群层建模，进行PMS建模和阶段任务分解，集群子阶段含若干无人机系统子阶段任务，其可靠度和维修度已知。9.2.1集群任务成功概率无人机系统任务参数计算

概率类参数模型集群任务成功概率受无人机系统数量、任务要求、任务时间影响，通过公式9-11和9-12计算，考虑RMS模型关系。

无人机系统数量参与集群子阶段任务的无人机系统数量影响任务权重系数，进而影响集群任务成功概率。9.2.1集群任务成功概率集群子阶段任务成功概率

获得和后，利用公式8-13获取集群子阶段任务成功概率，进而求取集群整个阶段任务成功概率。集群阶段任务整体评估

基于PMS思想，多阶段任务系统需各阶段成功完成并转换，集群阶段任务成功概率可由子阶段任务成功概率得出，建立概率函数可探究其内部变化规律。9.2.2其他概率型参数

1.战备完好率战备完好率由可靠度和维修度参数综合获得，故障含实体、信息传输、过程故障3类。9.2.2其他概率型参数2.可信度

可信度模型由任务可靠度与维修度表达，反映系统在任务期的可靠性及修复能力，适用于单次故障情况。

任务成功概率替代可信度，描述系统持续工作能力，需明确时间范围，适用于过程中仅一次故障场景。9.2.2其他概率型参数

3.使用可用度使用可用度是稳态可用度，由能工作时间和不能工作时间表达；忽略预防性维修时，可用平均故障间隔时间、平均修复时间、平均保障延误时间表达。9.2.2其他概率型参数4.连通可靠度

连通可靠性参数无源网络参数含两端、k端与全端连通可靠度；有源网络参数含ST、SKT与SAT可靠度，量化评估网络连通性。

连通可靠度计算通过仿真评估，Rc(t)表示t时刻网络保持连通的概率，依赖于连通故障前工作时间ɛ，及仿真中保持连通状态的次数Nc(t)与总次数Ncm。其他类型参数模型9.39.3.1部署性参数

1.保障规模保障规模指部署保障资源所需运输工具数量，考虑包装体积、重量及运输要求，选定工具后可初步计算数量N。

2.最大投送规模作战单位为既定任务部署无人机体系所能提供的各类运输工具总量，如某单位最多能提供的C-141数量即为其最大投送规模。9.3.2任务效能任务效能计算模型

任务效能定义综合可信度与可用度参数，通过可用度矩阵与可信度矩阵相乘得出，反映系统完成任务能力。任务效能计算计算模型结合系统使用可用度、任务可靠度及任务期间维修度，涵盖任务始末系统可用性变化。9.3.2任务效能可信度与任务效能关系任务效能参数任务效能反映系统完成特定任务的综合能力，由可靠性与维修性参数决定，复杂任务效能通过基本任务效能累加计算。任务效能计算使用公式(9-23)和(9-24)计算系统对复杂任务及基本任务的任务效能，涉及瞬时可用度、可信度及能力矩阵。9.3.2任务效能系统稳态可用度计算

01任务效能模型采用稳态可用度近似瞬时值，适用于两状态系统，通过故障率和修复率计算，利用式(9-17)确定参数，式(9-24)变换成(9-26)，涉及系统修复率计算，关联各单元修复率，公式(9-29)描述关系。

02参数计算计算中，故障率和修复率是关键，稳态可用度用于近似替代，系统修复率需综合各单元，公式体系确保模型准确性，适用于复杂任务系统评估。9.3.2任务效能

复杂任务效能计算系统对整个复杂任务的任务效能可用式（9-30）计算得出。任务可靠度模型9.49.4.1集群任务可靠度1.集群阶段任务可靠度集群任务可分解为K项阶段任务，阶段任务k的可靠度由实体、信息传输、过程可靠度计算得出。9.4.1集群任务可靠度2.信息传输可靠度

01任务可靠度模型评估信息传输的完整性、正确性与时效性，考量时延、正确率与丢失率，确保任务执行的可靠性。

02集群任务可靠度通过信息数统计，衡量实际与要求的传输时延、正确率及丢失率，反映集群任务执行的可靠性水平。9.4.1集群任务可靠度3.过程可靠度

任务可靠度模型描述了阶段任务k的平均与允许在线响应时间，及任务变化时响应时间满足要求的次数与总次数比值。

集群任务可靠度通过计算阶段任务k在每次任务变化时的响应时间，分析其与允许响应时间的关系，评估任务可靠度。9.4.1集群任务可靠度4.实体可靠度集群阶段任务实体可靠度计算步骤：阶段任务分解、确定故障判据、确定任务时间模型、确定任务环境、建立任务可靠性框图、建立数学模型计算并修正。5.群的任务可靠度群的任务可靠度计算：允许维修阶段加权求和；连续不可修阶段乘积；混合时连续阶段乘积后整体加权求和。9.4.2体系任务可靠度设体系任务可以分解为H项阶段任务，阶段任务h的可靠度为

，有I个集群参与该阶段任务

1.实体可靠度已知集群i在阶段任务h中的实体可靠度，建立任务可靠性框图，依据集群关系计算体系的实体可靠度。2.信息传输可靠度信息传输可靠度公式涉及阶段任务的时延、正确率、丢失率及其允许值，以及满足要求信息数与传输总数的关系。3.过程可靠度阶段任务h可靠度与平均及允许在线响应时间、任务变化满足要求次数与总次数相关，体系任务可靠度由阶段任务h可靠度及权重计算。9.4.3任务可靠度计算示例1.任务描述

任务可靠度模型集群无人机察打任务，1侦察系统+2攻击系统，自主执行，顺序、选择、循环结构，图9-2展示。

任务可靠度计算示例以“突防”阶段为例，计算任务可靠度，涉及多目标循环打击，直至目标清单清空。9.4.3任务可靠度计算示例2.“突防”阶段任务实体可靠度计算

（1）阶段任务分解集群突防阶段含目标定位、突防引导，攻击无人机待战、突防，划分为3个顺序子阶段。

（2）确定故障判据分系统故障影响任务执行，作为故障判据。

（3）确定任务时间模型未详细描述，但应基于子任务起止时间规划。9.4.3任务可靠度计算示例：2.“突防”阶段任务实体可靠度计算

（4）确定任务环境海拔20-60米，山地1000-1500米，暖温带季风气候，7、8月暴雨，民兵营具作战能力，受敌直升机、火炮威胁。

（5）建立任务可靠性框图集群可靠性框图一致，侦察无人机需一机定位、一机引导成功，攻击无人机全数完成任务。

（6）建立数学模型并修正通过