(19)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 202211070135.6 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 康国华　袁馨语　武俊峰　杨正昊　 吴佳奇　邱钰桓　华寅淼　付瑶　 胡苗苗　陶新勇　许传晓　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 贺翔 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于时变拓扑结构的星群在轨健康评估方 法及终端 (57)摘要 本发明公开了一种基于时变拓扑结构的星 群在轨健康评估方法及终端， 步骤包括： 星群中 卫星健康状态评估； 星间通信链路健康评估； 星 群任务效能评估； 计算星群健康度数值来判断健 康等级。 本发 明获取星群健康状态信息和星群健 康度数据， 可确定各级故障对星群健康影响的程 度， 从而可以有针对性指定维护策略， 具有客观 全面、 可靠性高、 鲁棒 性强等优势。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115408866 A 2022.11.29 CN 115408866 A 1.一种基于时变拓扑 结构的星群在轨健康评估方法， 其特 征在于， 步骤 包括： (1)星群中卫星健康状态评估： 建立卫星可靠性模型， 并利用拓扑节点重要性的方法， 描述卫星与星群健康的关联程度， 从而评估所有卫星对星群健康的影响； (2)星间通信链路健康评估： 确认拓扑中链路重要程度权重值， 评判指标为自然连通 度， 并采用可靠性分析计算星间链路可靠度， 从而评估所有 星间链路对星群健康的影响； (3)星群任务效能评估： 根据星群 中各卫星运动时三轴位置、 三轴姿态和能量消耗存在 的误差项， 利用熵权法计算各指标权值， 从而计算任务效能； (4)计算星群健康度数值： 根据卫星故障完成变权后， 结合步骤(1) ‑步骤(3)中得到的 评估结果， 计算星群健康度数值 来判断健康等级。 2.根据权利要求1所述的基于时变拓扑结构的星群在轨健康评估方法， 其特征在于， 所 述健康状态为 三个健康等级， 分别是健康、 亚 健康和故障。 3.根据权利要求2所述的基于时变拓扑结构的星群在轨健康评估方法， 其特征在于， 所 述健康等级中健康取值为[0.8000， 1.0000]、 亚健康取值为[0.4500， 0.7999]、 故障取值为 [0.0000， 0.4499]。 4.根据权利要求1所述的基于时变拓扑结构的星群在轨健康评估方法， 其特征在于， 所 述步骤(1)具体包括： (11)在卫星生命周期T中， 分别利用Weibull分布 和正太分布 进行故障模拟， 式中， t是评估时刻； η是尺度参数， 表示特征 寿命； β 是 形状参数， μ是期望值， σ 是 标准差， e 是自然指数； 从而获得卫星可靠性模型为： 式中， Rvi表示星群中卫星vi的可靠度值， i ＝1,2,…,N； (12)假设t 时刻下， 星群含有N颗卫星和M条通信链路， 令卫星vi和卫星vj之间最短路径 为dij， 则求得卫星紧密度 (13)结合星群拓扑中所有卫星对的最短路径中经过对应卫星的数量比， 即卫星介数 求解卫星vi的重要度为 归一化 处理后， 卫星在星群中的重要程度权重值为 其中， gjk为卫星vj与卫星vk的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408866 A 2最短路径数量， gjk(i)是gjk中经过卫星vi的数量， 则是卫星vi对卫星vj与卫星vk介数 的贡献， 反映卫星位置信息； (14)结合步骤(11)中得到的卫星可靠性模型， 及步骤(13)中得到的卫星在星群中的重 要程度权 重值， 输出星群中所有卫星的健康度： 5.根据权利要求4所述的基于时变拓扑结构的星群在轨健康评估方法， 其特征在于， 所 述步骤(2)具体包括： (21)分析卫星 间有无通信链路连接情况， 构建星间关联矩阵A(G)＝{aij}N×N， 即若卫星 vi和卫星vj之间存在链路， aij＝1； 若卫星vi和卫星vj之间不存在链路， aij＝0； 星间关联矩阵 A(G)的所有特 征根关于自然对数、 自然指数的平均值 为自然连通度： 式中， λp是A(G)的第p个特 征根， 自然连通度 越大， 连接的抗毁性 就越强； (22)当链路ej失效后， 重新计算出的自然连通度用 来表示， 则链路重要度为 归一化处理， 可得到链路重要程度权 重值 (23)链路分析时， 默认卫星之间可见， 只需考虑通信链路传输的可靠性， 星间链路可靠 度表示为： 式中， λej表示链路ej的失效率， j＝1,2, …,M； 结合星间链路可靠度与步骤(22)中得到 的链路重要程度权 重值， 得出星间通信链路健康度为： 6.根据权利要求5所述的基于时变拓扑结构的星群在轨健康评估方法， 其特征在于， 所 述步骤(3)具体包括： (31)将卫星运动时理想的三轴位置、 三轴姿态和能量消耗， 与各自实际值进行比较， 选 取所得的误差作为二级指标， 星群中的卫星作为一级指标， 根据层次分析法， 建立效能评估 指标体系结构； (32)根据效能评估指标体系结构， 利用熵权法确定各指标权重； 假设二级指标各误差权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408866 A 3