模糊贝叶斯网络模型在卫星导航时频系统可靠性分析中的应用

孙海燕,谢彦民,郎治国,张 蕊

(北京环球信息应用开发中心,北京100094)

1 引 言

目前,“北斗”、GPS、GLONASS 等卫星导航系统提供的精确定位和授时服务在通信、电力、轨道交通、金融等支撑国民经济发展的重要行业以及手机定位和授时信息服务等与人们生活息息相关的领域正发挥着越来越大的作用。作为卫星导航系统的时间频率分系统用于产生和保持系统时间并为其他分系统提供时间频率信号。该系统保持的时间精度直接决定了卫星导航系统定位和授时精度,因此时间频率分系统必须稳定、可靠。为了保证在线运行的时间频率分系统稳定可靠,需要对其进行可靠性分析,通过量化分析找到引发系统故障的失效致因,即对可靠性影响较大的薄弱环节,为指导下一步制定改进措施提供依据,以提高系统的稳定性和可靠性。

对卫星导航时间频率系统的可靠性评估方法主要有安全查表法、故障树分析法、贝叶斯网络法等。但这些方法都基于假设导致系统故障的部件状态是确定性的[1-2]。然而,卫星导航时间频率系统中部分事件是不确定的。例如,导致氢钟故障的真空系统微漏气、钛板老化、温度变化超限都存在一个从“正常”到“故障”的渐变过程,存在中间过程的模糊状态。因此,用模糊函数来描述故障部件的模糊状态,称为“模态部件”[3],能够更为精确地描述时间频率系统的部件状态。

本文利用三角模糊数法描述导致系统故障的事件发生概率,并基于模糊贝叶斯网络模型对卫星导航系统时间频率分系统的可靠性进行深入分析,找到影响系统可靠性的薄弱环节,对系统可靠性进行风险评估。……