无人机可靠性评估方法研究

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1、2012年12月第32卷第6期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementDec.,2012V01.32.No.6文章编号:1000—7202(2012)06—0077—03中图分类号:0213.2无人机可靠性评估方法研究吕晓林朱文来(92419部队,辽宁125106)文献标识码:A摘要针对无入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。关键词无人机可靠性序贯截尾贝叶斯ResearchOilreliability-esti

2、matingmethodfortheUAVLUXiao—linZHUWen—lai(92419UnitofPLA,Liaoning125106)AbstractBasedonthereliabilitystatisticcharacterofUAV,themethodofestimatingthereliabil—ityofthebinomialdistributionsystemandtheexponentialdistributionunitisanalyzed,andissuccessful-lyappliedinreliabilitytestsofaUAV.Ithasasalutar

3、yexperienceforotherequipmentstotestreliabili—ty.KeywordsUAVReliabilitySequentialtruncateBayes1引言对于无人机来说,系统可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力,常用的可靠性指标主要有基本可靠度或飞行任务成功率;对于单个分系统,其常用的可靠性指标主要是无故障工作间隔时间。可靠性指标评估主要是指根据样本的可靠性试验数据,对可靠性进行数值估计。目前,主要的方法是经典法、贝叶斯法、信赖法等。2无人机可靠性评估‘21对于无人机来说,其飞行试验只有成功或失败两种结果,并且每次飞行试验结果在

4、统计意义上是独立的,不受其他试验结果的影响,所以其飞行任务成功率属于成败型二项分布;而无人机单个分系统,其在偶然故障期的失效率近似为常数。因此,可以认为其可靠性符合指数分布。2.1二项分布系统可靠性评估方法2.1.1经典方法2.1.1.1点估计设n为二项型系统试验的次数,S为试验成功次数/为试验失败次数,则系统可靠度点估计为R=S/n。2.1.1.2区间估计①单侧置信区间估计单侧置信下限尺。由下式确定收稿日期:2012—03—06,修回日期:2012-07-31作者简介:吕晓林(1970一),男,硕士研究生,高级工程师,主要研究方向:无人飞行器设计。宇航计测技术2012定圭(::1R:⋯,(

5、1一尺。)x:1一,(1)3举例分析,=0、X,式中:戈——失败次数;一置信度。当f=0时,尺。=∥1一r;当f=n一1时,R£=1一√r②双侧置信区间估计双侧置信上、下限分别由式(2)、式(3)确定主(::1尺∥(1一RL)。=l一号(1“)(2)式中:r7——置信度。∑(n)(1-Ru)⋯R。。=l-告(1“)(3)式中:R。——置信上限。2.1.2贝叶斯方法如果先验信息中成功次数为S。,失败次数为厶,由贝叶斯定理可知,对于给定的置信度r,满足厶,。(so+s^+力=1一y(4)2.2指数分布单元可靠性评估指数分布单元的定数截尾试验是取Ⅳ个产品进行试验,事先指定一个故障数n,当试验进行到

6、有n个产品故障时接收试验,试验结束时间t是随机变量。2.2.1经典方法对于指数分布单元,给定任务时间t。的可靠度R(t。)为:尺(t。)=e-一MTBF。对应给定的置信度r,相应的可靠度下限值尺¨(c。)=exp(÷争),其中'72r/t。,一尬2川可用疋2分布函数的下侧分位数计算方法得到。2.2.2贝叶斯法给定任务时间t。对应的贝叶斯方法可靠度下限值R¨(to)=exp(一toA叫)。对应给定置信度r的贝叶斯方法故障率上限A啪,通过不完全11函数的r下侧分位数A眦(To+f)求得,即九的先验分布密度厶(A)=fo(Az。,TO),根据贝叶斯定理,九的后验分布密度厶(Az,T)=F(AI%+

7、z,fo+f)。2.2.3信赖法对应给定置信度r,信赖法确定的故障率上限为1,2A",并且A¨=并,给定任务时间%的可靠度RL,F(to)姐¨(to)一exp(鲁)o3.1无人机系统可靠性评估‘31对于无人机系统,可靠性指标一般为一定置信度下的飞行可靠度。为了减少试验消耗、降低试验风险,一般常采用二项分布贝叶斯假设检验方法。二项分布贝叶斯假设检验方法为当㈡“⋯-P1)/(1_P0)r吣每(5)时,拒绝Ho;当

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