(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111532014.4 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 中国空间技 术研究院 地址 100194 北京市海淀区友谊路104 号 (72)发明人 王宗仁　吴继峰　周苏闰　王畅　 王学望　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 杨春颖 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的 参数评价方法 (57)摘要 本发明公开了一种表征卫星可靠性维修性 保障性综合能力的参数评价方法， 包括： 步骤1， 进行故障模式分析， 确定故障清单； 其中， 故障模 式清单， 包括： 故障名称、 故障率、 故障在轨维修 措施； 步骤2， 根据用户任务需求和卫星系统组 成， 建立卫星使用可用性模型； 步骤3， 预计设备 级失效率及空间环境导致的功能中断概率； 步骤 4， 预计卫星维修时间参数； 步骤5， 计算得到卫星 使用可用度。 本发明建立用户层参数和系统、 分 系统、 单机级参数的对应关系及预计方法， 作为 卫星各级产品RMS设计的依据， 旨在解决用户对 卫星RMS综合参数要求和卫星设计参数要求脱节 的问题。 权利要求书4页 说明书16页 附图1页 CN 114282359 A 2022.04.05 CN 114282359 A 1.一种表征卫星可靠性维修 性保障性综合能力的参数评价方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1， 进行故障模式分析， 确定故障清单； 其中， 故障模式清单， 包括： 故障名称、 故障 率、 故障在轨维修措施； 步骤2， 根据用户任务需求和卫星系统 组成， 建立 卫星使用可用性模型； 步骤3， 预计设备级失效率及空间环境 导致的功能中断概 率； 步骤4， 预计卫星维修时间参数； 步骤5， 计算得到卫星 使用可用度。 2.根据权利要求1所述的表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的参数评价方法， 其 特征在于， 进行故障模式分析， 确定故障清单， 包括： 子步骤11， 根据系统任务与功能， 通过功能分析确定系统功能层次， 即将系统任务分解 为相关功能， 并将功能从系统级逐级分解， 逐级向下展开， 绘制功能层次图； 子步骤12， 根据确定的系统功能层次， 明确设备的故障模式， 故障维修方式， 列出各设 备的故障模式清单。 3.根据权利要求2所述的表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的参数评价方法， 其 特征在于， 卫星 使用可用性模型表示如下： 其中， A0表示使用可用度； TBF表示平均故障间隔时间， 由各单机产品的失效率和空间环 境导致的功能中断概率共同决定； RM表示任务 可靠度； LSE表示工作寿命要求； MCT表示卫星系 统、 分系统 的平均修复时间； TOR和TORF分别表示卫星系统、 分系统采取地面遥控冗余系统切 换、 在轨自主恢复相关故障的平均修复时间； PSTU为空间环境导致的功能中断概率； PSTUi， PSTU‑ORj， PSTU‑ORFk分别为采 取综合处置、 地面遥控冗余系统切换、 在轨自主恢复相关 空间环境 事件导致的故障的发生概率； λi， λORj， λORFk分别表示采取综合处置、 地面遥控冗余系统切换、 在轨自主恢复相关故障的失效率； TCT表示单机产品的平均故障修复时间； TCTi， TCT‑ORj， TCT‑ORFk分别表示采取综合处置、 地面遥控冗余系统切换、 在轨自主恢复相关故障的平均修 复时间。 4.根据权利要求3所述的表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的参数评价方法， 其 特征在于， 预计设备级失效率及空间环境 导致的功能中断概 率， 包括： 子步骤31， 在轨故障失效率预计： 根据步骤1确定的故障清单， 逐项对各故障的失效率权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114282359 A 2进行预计； 子步骤32， 在轨故障的空间环境导致的功能中断概率预计： 根据步骤1确定的故障清 单， 对空间环境相关故障模式的中断概 率进行预计。 5.根据权利要求4所述的表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的参数评价方法， 其 特征在于， 在轨故 障的空间环境导致的功能中断概率针对FPGA器件开展， FPGA器件的功能 中断率P的计算公式如下： P＝P1×P2×P3+P4×P5×P6+P7×P8×P9+P10 其中， P1表示配置存储器的翻转率， P2表示电路系统或核心模块的资源的使用率， P3表 示配置存储器的转化率， P4表 示块存储器的翻转率， P5表 示块存储器的资源使用率， P 6表示 块存储器的转化率， P7表示CLB触发器的翻转率， P8表示电路系统或核心模块CLB的资源使 用率， P9表示CLB触发器的转 化率， P10表示器件空间环境功能中断概 率。 6.根据权利要求4所述的表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的参数评价方法， 其 特征在于， 利用相似器件在轨数据预计方法， 获取 所有相关FPGA器件的功能异常率： a)计算FPGA器件在任务轨道 环境条件下、 考虑资源使用情况后的翻转 率： 获得FPGA器件的本征翻转率， 包括： 目标轨道环境下的存储区翻转率PbR1、 配置区翻转 率PbS1； 根据FPGA器件存储区和配置区资源占用情况， 确定存储区资源占用系数βRR1和配置区 资源占用系数βRS1， 从而得到FPGA器件资源使用情况后的翻转 率PM1为： PM1＝PbS1*βRS1+PbR1*βRR1 b)利用相似FPGA器件数据， 计算未采取防护措施情况下， 当前FPGA器件在轨由于空间 环境软错 误导致功能异常的频次： 获得相似FPGA器件在轨无防护条件下由于空间环境软错 误导致功能异常的频次PF2； 计算相似FPGA器件在考虑资源使用情况后的翻转率PM2， 再比较当前FPGA器件和相似 FPGA器件的结构复杂性， 确定结构复杂度系数βc， 从而得到未采取防护措施情况下， 当前 FPGA器件在轨由于空间环境软错 误导致功能异常的频次PF1为： PF1＝PF2*βc＝PF2*(PM1/PM2) c)利用同型号FPGA器件数据， 计算当前 FPGA器件功能异常率： 依据同型号FPGA器件 采取空间环境防护措施前后的效果比对数据， 确定防护系数βP； 得到当前 FPGA的空间环境功能异常率P0为： P0＝PF1/βP d)获取元器件翻转概率后， 根据器件使用情况及模块、 单机的串并联关系即可， 参照失 效率预计模型， 即可 得到相应故障模式的空间环境 导致的功能中断概 率指标。 7.根据权利要求4所述的表征卫星可靠性维修性保障性综合能力的参数评价方法， 其 特征在于， 预计卫星维修时间参数， 包括： 子步骤41， 确定维修性活动及修复时间元素； 其中， 维修性活动， 包括： 故障定位、 故障 隔离、 指令生成、 指令发送与执行和状态确认； 修复时间元素， 包括： 故障定位时间T1anj、 故 障隔离时间T1bnj、 指令生成时间T2nj、 指令发送与执 行时间T3nj和状态确认时间T4nj； 子步骤42， 构建维修性预计模型； 其中， 维修性预计模型， 包括： 平均在 轨重构时间TOR的 预计模型和平均在轨功能自主恢复时间TORF的预计模型；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114282359 A 3