卫星电子设备的可靠性评定

本文强调卫星电子设备的可靠性评定应从元器件失效率为出发点,结合整机和系统各级现场试验数据进行。失效率的信息或由元件厂直接提供,或由经验估计法得到。本文选取失效率验前分布密度Γ(α,β),α、β>0,运用贝叶斯方法和配矩技术给出整机和串并联系统可靠性置给下限的近似解。在级间信息折合顺序上提出新看法,并举例说明各公式的用法。本文对卫星和其它长寿命电子设备的可靠性评定或预测有一定参考作用。     

成败型系统可靠性增长的Bayes评估

针对成败型系统在研制阶段的动态增长的可靠性评估问题,依据前期可靠性增长试验中多阶段的试验信息和专家经验,提出了基于新Dirichlet先验分布的可靠性增长的Bayes评估方法。该方法根据已有的不同阶段试验信息,利用离散AMSAA（Army Material System Analysis Activity）可靠性增长模型描述可靠性增长试验中不同阶段可靠性的增长趋势,并对各个阶段的可靠性进行评估;针对下一阶段建立基于新Dirichlet分布的可靠性先验分布,并根据下一阶段可靠度的估计值采用最大熵模型给出先验分布参数估计;在获得现场试验数据的条件下,给出下一阶段的可靠度后验估计,并讨论不同区间范围对后验可靠性的影响。最后通过实例分析,表明相较于直接利用离散AMSAA模型和Beta先验分布,该方法在合适的专家经验的指导下能够给出更为准确的可靠性评估。     

一种基于通用失效率的航天设备可靠性评估算法

针对高可靠、长寿命的航天电子设备的可靠性评估问题,从Bayes定理出发,进行了理论推导,提出了一种等效任务数折合算法.在此基础上,建立了一种基于电子元器件通用失效率的电子设备可靠性评估算法模型,并对一具体航天电子设备进行了可靠性评估.      

利用相似产品信息的成败型产品Bayes可靠性评估

在成败型产品的可靠性评估中,为提高估计精度,经常利用历史数据来确定先验分布.但在工程实际中,历史样本和样本本质上属于不同的总体,这对可靠性评估结果有着显著影响.为此,采用相似系统分析确定历史样本和样本的相似程度,将其归纳为继承因子;然后,根据历史样本信息确定产品可靠性的历史后验,基于无信息先验得到产品可靠性的更新后验;最后通过继承因子,综合历史后验和更新后验,得到产品可靠性的融合后验,并在此基础上进行可靠性推断.该方法不仅充分利用了相似产品信息,而且突出了产品的独有特性.     

产品性能可靠性评估的时序分析方法

针对航空航天产品高可靠性、长寿命的特点,通过综合时序模型对随机序列自拟合性强与短期预测精度高的优点,提出了两类基于性能退化数据的产品可靠性评估时序模型方法.首先,从性能退化量分布的角度出发,在假设退化量分布类型不随时间变化的前提下,利用时间序列建立了性能退化分布参数的分析模型,进而根据可靠度与性能退化量分布的关系进行可靠性评估.然后,从退化轨迹的角度出发,对所有样本的退化轨迹进行时序分析与建模,外推伪失效区间与伪失效寿命值,进而采用完全寿命试验数据的统计方法进行可靠性评估.最后,对某金属材料疲劳裂纹扩展数据进行可靠性评估与寿命预测,结果表明该方法具有良好的稳健性.     

面向复杂系统的三维Bayes网络测试性验证模型

针对当前武器装备复杂的系统结构,现有基于装备整机系统测试性先验信息的测试性验证方法难以适用,基于分系统测试性先验信息的测试性验证方法不能系统有效地处理先验信息,导致测试性验证结果可信度不高的问题,提出一种面向复杂系统的三维Bayes网络测试性验证模型。该模型能充分运用装备各层级结构中所蕴含的条件独立性,有效降低构建Bayes网络模型的复杂度,同时能融合装备各层级单元的先验信息。通过给出的三维Bayes网络的条件概率学习方法及G/M-H算法,由底层单元数据通过模型逐步向上融合,得到顶层测试性指标的后验分布,进一步利用顶层后验分布求取故障样本量。结果表明:该模型能充分考虑复杂系统的系统结构及各层级单元先验信息,并能通过模型推理得到的指标后验分布达到有效减少测试性验证故障样本量的目的。      

考虑认知不确定的雷达功率放大系统可靠性评估

高可靠性部件短时间内很难得到足够的性能数据,致使对部件退化规律的认知存在一定不确定性,无法准确估计系统的可靠性。为实现对系统可靠性准确估计,假定部件性能参数的分布参数为区间变量,建立了基于区间变量的部件性能参数分布模型,给出了部件状态概率的计算方法。对状态性能区间边界进行补偿,定义了区间通用生成函数及其运算法则,提出了考虑认知不确定性的多态系统可靠性评估方法,并对某型雷达功率放大分系统的可靠性进行分析。本文方法克服了性能参数分布信息缺少、无法准确建立状态性能参数分布模型的不足,具有很强的通用性和工程应用价值。      

无人机可靠性评估方法研究

针对无人机系统可靠性的统计特性,分析了二项分布系统和分布单元可靠性参数评估方法,并成功应用到某型无人机系统可靠性测试中。该方法对其他类型的装备可靠性评估具有一定借鉴意义。     

基于贝叶斯理论的小子样运载火箭可靠性评估技术

针对"长征八号"(CZ-8)运载火箭技术先进、研制成本高、可靠性鉴定试验实施难度大的情况,提出一种基于贝叶斯理论的小子样可靠性评估技术.根据贝叶斯定理,充分利用验前信息及试验数据,对常见寿命分布类型单元的贝叶斯可靠性评定模型进行了构建与推导,具体包括Weibull、二项、指数3种不同寿命分布类型的部件,给出了相应可靠性...     

基于决策级数据融合的可靠性综合验证方法

可靠性验证试验是检验产品的可靠性水平是否达到要求而进行的试验,是一项重要的可靠性活动.价格昂贵或者可靠性水平较高的设备,按照经典的抽样方案进行试验,时间和费用几乎是不能承受的.为了解决上述实际问题,针对成功率的抽样检验方案,利用证据理论方法,研究了基于研制试验数据、可靠性评估结果和专家信息的基本可信度分配函数的构建方法,并给出了基于决策级数据融合的可靠性综合验证试验模型.同时,对可靠性综合验证模型的性质进行了讨论,确定了可靠性综合验证试验方案的存在性,并提出了方案的选取原则.模型可以广泛地利用研制信息,并可以统一给出基于不同分布类型和不同信息的可靠性综合验证试验方案.通过示例表明该方法可以利用各种研制信息,达到减少可靠性验证试验样本的目的.     

Plant-module for autonomous space support (P-MASS).

A wide variety of technical and science questions arise when attempting to envision the long-term support of plants, algae and bacteria in space. Currently, spaceflight data remain elusive since there are no U.S. carriers for investigating either the germane technical or scientific issues. The first flight of the Commercial Experiment Transporter (COMET) will provide a nominal 30 day orbital opportunity to evaluate such issues. The P-MASS is a small payload that is designed to meet the mass (40 lbs.), volume (1.5 cu.ft.), and power (120 W) constraints of one of several COMET payloads while enabling flight evaluations of plants, algae and bacteria. Various P-MASS subsystems have been subjected to extensive ground tests as well as KCl35 tests. Various biological sub-systems have been similarly evaluated. Through a variety of sensors coupled with color video, the P-MASS performance and the supported biological systems will be compared for terrestrial controls versus spaceflight materials. This small, low cost payload should return valuable information regarding the requirements for hardware and biological systems needed to move toward bioregenerative life support systems in space. In addition, it should be possible to accurately identify major unresolved difficulties that may arise in the long-term, spaceflight support of various biological systems. Finally, this generic spaceflight capability should enable a variety of plant research programs focused on the use of microgravity to modulate and exploit plant products for commercial applications ranging from new agricultural products to pharmacological feedstocks and new controlled agricultural strategies.     

基于动态故障树的卫星可靠性分析

针对卫星系统的可靠性问题，提出了一种基于动态故障树的卫星可靠性分析方法。采用马尔可夫链和二元决策图相结合的分析方法，建立卫星的电源、姿轨控和推进3个分系统的动态故障树模型，在此基础上得到卫星的随机故障模型，并综合考虑损耗故障建立卫星可靠性模型。利用蒙特卡洛仿真对随机故障模型进行评估分析，并将其与Weibull分布模型进行性能比较，仿真结果表明该方法能够有效分析卫星的随机故障，具有计算精度高、效率高的优点，并能更有效地模拟卫星部件随机故障的动态行为。     

一种基于FPGA位流回读与重配置的空间硬件容错方法

分析FPGA的配置数据帧格式以及整个器件中配置数据帧的类型和分布,在此基础上给出具体的位流回读故障检测方法和重配置容错方法,最后给出了实现该容错方法的一个实例.论文研究可为星上拟采用基于SRAM的FPGA的各分系统电路容错设计所借鉴.     

采用LDPC码方案的战术数据链系统

战术数据链系统能够提高部队信息化作战能力,其中信道编码技术是保证消息传输可靠性的关键技术之一.构建了一种新的战术数据链系统,系统采用低密度奇偶校验(LDPC,Low-Density Parity-Check)码方案,LDPC码是适用于传输可靠性要求高的通信系统的新型码组.介绍了LDPC码方案中的和积算法,描述了系统的传输模型,分析了系统在固定频率和加性白色高斯噪声(AWGN,Additive White Gaussian Noise)信道条件下的链路性能.利用计算机进行蒙特卡罗仿真,结果表明:在AWGN信道和瑞利衰落信道下,LDPC编码方案可以有效地降低数据链系统的误比特率,取得比采用里德·所罗门编码的联合战术信息分发系统更好的误码性能.LDPC码作为信道编码技术的备选码组,为进一步提高战术数据链的可靠性提供了一种解决方案.      

基于多种并发机制的卫星电子设备地面测试软件设计方法

在卫星电子设备测试系统中,地面测试软件不仅要访问测试系统硬件,而且需要与用户直接交互,并完成测试数据的存储和管理,并发处理能力是测试系统可靠和正确的关键,传统软件设计采用的串行策略无法适应卫星地面测试软件中的并发处理需求.为解决上述问题,提出多线程、消息机制、共享缓冲区、P-V操作4种并发机制相结合进行程序设计的方法.实际应用表明采用这种基于多种并发机制的程序设计方法能可靠实现卫星地面测试软件,有效解决了软件开发中的并行性问题.     

芯片互联结构断裂失效的试验研究与统计分析

针对电子芯片互联结构失效机理复杂、寿命数据难以获取且缺乏具有理论依据支撑的寿命分布模型等问题,开展了基于退化试验数据的统计分析研究,并提出了2种统计建模方法。首先,搭建了电子芯片可靠性评估试验台,利用菊花链测试芯片为试验对象获取了互联结构的退化数据和寿命数据;其次,基于断裂力学理论,分析了互联结构断裂失效的失效机理,给出了BGA封装形式的电子芯片互联结构寿命分布服从两参数威布尔分布的理论依据,由此建立了基于寿命数据的电子芯片互联结构寿命分布模型;再次,利用退化量的分布建立了基于退化量数据的电子芯片互联结构寿命分布模型;最后,对2种统计建模方法进行比较分析。结果表明,基于退化量数据的寿命分布模型与基于寿命数据的寿命分布模型吻合度良好,2种分析方法在结果上具有一致性。      

基于β似然函数的参数估计方法

分布参数估计是可靠性数据分析的手段,用于研究产品可靠性的变化规律及评估产品的可靠性水平。使用寿命试验中产品可靠度所服从的β分布评价可靠度估计值的合理程度,认为可靠度估计值在β分布中概率密度较大的更合理,给出了一种评价可靠度函数估计好坏的β似然函数,探讨了使用该函数进行分布参数估计的β似然估计方法,通过仿真验证了该方法在指数分布和威布尔分布下的适用性,并给出了应用实例。本参数估计方法理论依据充分,适用于各种分布类型,估计结果合理可信。极大似然估计方法以样本在待估分布中的概率密度作为评价准则,与之不同,本方法以累积发生比例的估计值作为评价准则,更适用于可靠性、生存率等关注事件累积发生比例的场合。      

不完全覆盖系统的动态故障树定量分析方法

针对含备份结构的动态系统可靠性分析以及不完全覆盖问题,提出了一种温备份门的可靠性计算方法。该方法引入阶梯函数和脉冲函数来描述备份结构的动态失效特征,在考虑不完全覆盖的基础上计算了温备份门的可靠性,最后以某机载电子设备为例,建立了系统的动态故障树,论证了该方法的可行性,并与不考虑不完全覆盖的方法进行了比较,同时对系统进行了灵敏度分析,该方法计算结果更合理,为动态系统可靠性定量分析奠定了一定基础。      

一类多状态系统的可靠性计算

多状态n中连续取k系统是二值状态n中连续取k系统扩展到多状态的一般模型.多状态n中连续取k系统可靠性的求解问题是可靠性工程中一个热点和难点.当元件及系统具有多状态时分析了系统的可靠性与元件的可靠性之间的关系.对于系统处于不同状态时具有不同的可靠性结构的情形,提出了计算多状态n中连续取k坏系统可靠性的递归算法.实例对比说明了该方法的正确性和可用性.该方法不仅适用于递减或递增多状态系统,而且对系统及部件所处的状态数目的大小不加要求,为进一步研究复杂多状态系统奠定了基础.