(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 202210894759.3 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号哈尔滨理工大 学 (72)发明人 李泽顺　周真　 (74)专利代理 机构 哈尔滨三目知识产权代理事 务所(普通 合伙) 23214 专利代理师 贾泽纯 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于马尔可夫状态转移的水面无人巡 逻艇多态系统建模方法 (57)摘要 一种基于马尔可夫状态转移的水面无人巡 逻艇多态系统建模方法。 为了准确评估用频系统 的可靠性， 本文将以船用用频系统为研究对象， 以常规区域巡逻为任务， 以电磁环 境为研究背景 展开可靠性研究。 一种基于马尔可夫状态转移的 水面无人巡逻艇多态系统建模方法。 首先， 将系 统多态性理论引入了电磁环境下的用频系统中， 对用频设备的多种状态进行了有效划分。 其次， 将电磁环境对用频设备状态转移过程的影响通 过状态转移矩阵进行了准确描述。 然后， 基于电 磁环境下状态转移矩 阵建立了用频设备和系统 可靠性建模。 最后， 利用工程算例对可靠性模型 进行验证， 并针对系统的结果提出了多维度分析 及建议。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115114804 A 2022.09.27 CN 115114804 A 1.一种基于马尔可夫状态转移的水面无人巡逻艇多态系统建模方法， 其特征在于： 所 述方法包括： 首先， 将系统多态性理论引入电磁环境下的用频系统中， 划分用频设备的多种状态； 通过绘制水面无人艇系统任务剖面、 环境剖面， 确定各个阶段具体任务、 阶段任务时 序、 阶段参与单 元、 阶段任务成功判据、 阶段环境/ 工作应力变化、 阶段任务持续 参数； 采用多阶段任务可靠性模型和与之对应的Markov模型作为水面无人艇巡航监管任务 可靠性上层模型； 选用故障树建立下层模型； 并将下层模型建立至设备级； 匹配各个任务阶段与系统阶段配置， 进一步明确系统内单元参数、 系统内部逻辑结构、 系统功能参数以及阶段系统失效判据； 其次， 通过状态转移 矩阵描述电磁环境对用频设备状态转移过程的影响； 最后， 基于电磁环境下状态转移 矩阵建立用频设备和系统模型； 依次建立单元在各阶段的可靠性模型、 系统在各阶段的FTA模型， 以及根据阶段任务的 时序组合建立整体任务过程的PMS ‑Markov 模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于马尔可夫状态转移的水面无人巡逻艇多态系统建模 方法， 其特征在于： 所述的将系统多态性理论引入电磁环境下的用频系统中， 划分用频设备 的多种状态的步骤中， 多态性系统包括船体结构系统、 电气系统、 导航定位系统、 通信系统、 自主控制系统、 动力系统、 光电采集系统、 定向喊话系统、 水质检测系统。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于马尔可夫状态转移的水面无人巡逻艇多态系统 建模方法， 其特征在于： 所述的采用多阶段任务可靠性模型和与之对应的Markov模型作为 水面无人艇巡航 监管任务可靠性上层模型的步骤中， 所述的上层模型用于反映水面无人艇多阶段任务的特点， 体现任务执行中状态的转移 过程， 由一个没有任何阶段内部细节行为的阶段的集合来描述任务与系统之间的关系， 采 用多阶段任务可靠性模型和与之描述匹配的Markov模型作为水面无人艇任务可靠性上层 模型； 根据可靠性上层模型， 建立对应过程的Mark ov模型， 建模前提出以下初步 假设： ①系统部件取2种状态： 正常或故障， 设备不工作则不发生故障； 故障后马上进行维修 并且可完全修复， 修复后继续执 行任务； ②设备在一个阶段内最多失效一次； 因为系统平均无故障时间远大于阶段持续时间， 一个阶段发生两次故障的概 率可以忽略； Markov上层模型中， 0表示所有系统完好； 1表示船体结构系统故障， 其余系统完好； 2表 示电气系统故障， 其余系统完好； 3表示导航定位系统故障， 其余系统完好； 4表示通信系统 故障， 其余系统完好； 5表示自主控制系统故障， 其余系统完好； 6表 示动力系统故障， 其余系 统完好； 7表 示光电采集系统故障， 其余系统完好； 8表 示定向喊话系统故障， 其余系统完好； 9表示水质检测系统故障， 其余系统完好； 虚线方框表示导致任务失败状态的集合， 箭头表 示状态的转移； 根据以上假设， 建立阶段内部转移的状态转移图。 4.根据权利要求3所述的一种基于马尔可夫状态转移的水面无人巡逻艇多态系统建模 方法， 其特 征在于： 所述的选用故障树， 建立下层模型的步骤中，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114804 A 2所述的下层模型是指， 从定量分析的需要看， 反映水面无人艇巡航监管任务的各个阶 段中的系统与设备 的关系， 为故障注入提供适当的输入接口， 建立系统与系统内部单元在 各个阶段的故障树模型， 为整个系统的可靠性建模提供基础的下层模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114804 A 3