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T/CICC 35008-2026 装备体系任务可靠性建模与评估

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关键词:装备   体系   建模   可靠性   任务
资源简介

  ICS 03.120.01

  CCS V 00

  T/CICC

  中 国 指 挥 与 控 制 学 会 团 体 标 准

  T/CICC 35008—2026

  装备体系任务可靠性建模与评估

  Mission reliability modeling and assessment for equipment system of systems

  2026-02-28 发布 2026-02-28 实施

  中国指挥与控制学会 发 布

  T/CICC 35008—2026

  T/CICC 35008—2026

  前 言

  本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则—第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

  请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

  本文件由中国指挥与控制学会提出并归口。

  本文件起草单位:西北工业大学、无人飞行器技术全国重点实验室、北京航空航天大学、国防科技大学、中国船舶集团有限公司综合技术经济研究院、中国运载火箭技术研究院战术军贸事业部、中国航空综合技术研究院、中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室、杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院)。

  本文件主要起草人:陈志伟、李大庆、白光晗、尹斯源、王凯旋、张罗庚、肖和业、刘一萌、王建峰、方晓彤、褚嘉运、马梓瑞、张雨露、吕亚强、崔巍巍、袁远、林聪、徐嘉。

  T/CICC 35008—2026

  装备体系任务可靠性建模与评估

  1 范围

  本文件规定了开展装备体系任务可靠性建模与评估工作的目的和原则、一般要求和详细要求。基本程序包括:装备体系结构与要素分析、装备体系任务可靠性数据收集、装备体系任务可靠性建模、装备体系任务可靠性评估、编制装备体系任务可靠性评估报告,为装备体系任务可靠性评估工作提供依据和指导。

  本文件适用于装备体系任务可靠性建模与评估工作,是装备可靠性工程在体系层面的深化与应用。以单装可靠性为依据和输入,通过构建基于任务剖面的任务链模型,系统性地量化装备体系在面临内外部扰动及任务变更等复杂场景下,维持其核心功能与保持任务链完整的概率与能力。

  2 引用文件

  下列文件中的有关条款通过引用而成为本文件的条款。凡注明日期或版次的引用文件,其后的任何修改单(不包括勘误的内容)或修订版本都不适用本文件。凡未注日期或版次的引用文件,其最新版本适用于本文件。

  GJB 450B 装备可靠性工作通用要求

  GJB 451B 可靠性维修性保障性术语

  GJB 1909A 装备可靠性维修性保障性要求论证

  3 术语和定义

  GJB450B 、GJB451B等标准确立的以及下列术语和定义适用于本文件。

  3.1

  体系 system of systems(SoS)

  多个独立和有效系统的集合,通过共享资源与能力,构成一个提供独特功能的更大系统。

  [来源:GJB 451B-2021 ,A.1.2] 3.2

  装备体系 equipment system of systems(ESoS)

  装备体系是根据任务需求、经济和技术能力,由一定数量和质量相互关联、功能互补的多种装备,按照装备的优化配置和提高整体作战能力的要求,综合集成的装备类别、结构和规模的有机整体。

  3.3

  装备体系任务可靠性 mission reliability of ESoS

  在规定的条件下和规定的时间内,装备体系完成规定任务使命的能力。

  3.4

  装备体系任务可靠度 degree of mission reliability of ESoS

  在规定的条件下和规定的时间内,装备体系完成规定任务使命的概率。

  3.5

  有效任务链 effective task chain

  为完成特定目标任务,在遭受内外部扰动(内部扰动指系统或设备自身的故障、失效;外部扰动指遭受人为的、有目的性的恶意攻击和环境条件变化)情况下探测、决策、执行和目标类要素按照任务与时序逻辑依序构成的一种闭环结构。

  3.6

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  有效任务网 effective task network

  由多个有效任务链通过要素共享、信息融合而形成的协同异质网络结构。

  4 基本原则

  装备体系任务可靠性建模与评估工作应遵循以下原则:

  a) 需求牵引:在建立装备体系任务可靠性模型时,应充分考虑不同任务的特征与需求,调整任务链结构以及任务需求等模型架构;

  b) 任务剖面覆盖:应充分了解、分析当前装备体系任务的剖面,以实现任务可靠性模型对任务剖面中各阶段子任务的全覆盖,构建准确的任务链;

  c) 可行性:所建立的装备体系任务可靠性模型和评估方法应有明确的验证方法与途径,以确保其可行性;

  d) 数据真实性:装备体系任务可靠性评估过程中用到的所有参数(装备要素可靠度、功能性能、位置坐标等)的来源都要是明确的、可追溯、可检查的。

  5 一般要求

  5.1 开展时机

  一般在装备体系结构方案设计完成后与任务准备阶段,结合任务剖面开展任务可靠性建模与评估工作,并在任务执行阶段对模型和评估结果进行迭代更新。

  装备体系开展任务可靠性评估需达到以下前提条件:

  a) 已完成装备体系的结构方案设计,各平台/装备的组成、功能、接口及网络连接关系明确、稳定,能够清晰描述出潜在的任务链/任务网结构;

  b) 针对待评估的具体任务,其任务剖面已详细定义,包括任务的阶段划分、时序关系、成功/失败判据、环境条件以及各阶段涉及的主要装备及其使用强度;

  c) 已收集并确认评估所需的基础数据与信息,详见附件表 A.1。

  5.2 参数要求

  依据 GJB 1909A 中的第五章装备可靠性维修性保障性的定量要求、GJB 450B 中的第四章第六节可靠性参数、GJB 451B 中的第五章第二节可靠性术语参数等相关标准的规定,本文件明确了装备体系任务可靠性参数,参见附录 A,附录 B。

  作为装备体系任务执行使用要求的重要组成部分,任务可靠度参数为体系的任务可靠性设计、分析、试验与评价提供了统一的量化基准与验证标尺。在建模与评估阶段,应通过构建的模型与仿真分析,对该参数值进行精确计算与评估。

  任务可靠性评估结果是衡量装备体系架构设计是否达标的关键判据。当评估结果达到或超越目标值时,表明该体系结构设计合理、冗余配置有效,在体系层面具备了在复杂对抗环境中应对高强度、多波次饱和任务需求的能力,能以较高的概率保证核心任务使命的达成。反之,当评估结果低于最低可接受值时,则证明该体系在特定任务剖面下存在结构性缺陷或能力短板,其整体任务执行能力不可靠,难以支撑预定的任务。评估结果所揭示的薄弱环节即为体系优化与设计迭代的直接依据。

  5.3 数据要求

  为确保装备体系任务可靠性建模和评估工作的有效实施,在装备体系的任务可靠性建模与评估过程中,依照实际情况,明确一般数据要求:

  a) 根据装备体系任务可靠性建模与评估过程需求,定义清晰的数据收集范围和指标;

  b) 所有数据需明确来源、采集方法与置信度,关键数据应具备可追溯性;

  c) 数据格式须标准化、结构化,确保跨装备、跨模型的无歧义解析与集成;

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  d) 建立数据访问权限控制机制,实现对数据的安全管理。

  数据要求参见附录 C。

  6 详细要求

  6.1 基本程序

  装备体系任务可靠性建模与评估基本程序包括体系结构与要素分析、装备体系任务可靠性数据收集、装备体系任务可靠性建模、装备体系任务可靠性评估、编制装备体系任务可靠性评估报告。工作流程如图 1 所示。

  图1 装备体系任务可靠性建模与评估工作流程示意图

  6.2 装备体系结构与要素分析

  结合装备体系结构特点,确定装备体系结构层次划分方式,一般包括任务层、能力层与物理资源层。根据任务链理论,对装备体系要素进行识别,一般包括探测类、决策类、执行类、通信类要素,参见附录 D。

  6.3 装备体系任务可靠性数据收集

  根据装备体系任务需求,需要进行相应数据收集。一般包括:

  a) 装备体系拓扑结构及装备要素数据;

  b) 装备体系任务剖面,包括任务的定义及时序关系和持续时间、任务成功判定准则、各任务的相对频度以及任务涉及的主要装备及其使用强度;

  c) 装备体系要素类型、要素数量等;

  d) 装备体系中单个装备的可靠性参数,如可靠性、失效率、修复率等;

  e) 装备体系中单个装备的性能参数,包括作用距离、任务成功概率等;

  f) 装备体系内外部扰动模式与强度等;

  g) 装备体系的重构策略。

  6.4 装备体系任务可靠性建模

  装备体系在执行不同的任务时,例如:探测任务、决策任务、打击任务、保障任务等,其架构与需求存在差异,需构建基于不同类型任务链(例如:探测任务链、决策任务链、打击任务链等)的任务可靠性模型。

  结合装备体系架构与任务剖面,确定的任务可靠性建模方法具体包括:确定装备体系结构与任务剖面、确定装备体系要素模型、确定装备体系连边模型、确定有效任务网模型。一条有效任务链的形成代表了单个任务活动的有效执行。因此,将装备体系有效任务链数量作为衡量其任务可靠性的量化指标,通过将有效任务链数量与任务需求(阈值)进行量化分析,进而建立装备体系任务可靠性模型,具体流程如下:

  6.4.1 确定装备体系结构与任务剖面

  应充分明确装备体系的层次结构,明确不同装备之间以及装备体系与任务目标之间的交互关系,包括通信、探测、打击等。同时,应充分考虑装备体系当前执行任务的特征,明确任务的阶段划分、时序关系、成功/失败判据、环境条件以及各阶段涉及的主要装备及其使用强度。

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  6.4.2 确定装备体系要素模型

  应充分考虑装备体系要素异质性,通过分析要素属性和失效模式建立要素模型。装备体系要素类型一般应包括探测类要素、决策类要素、执行类要素和目标类要素,要素属性涵盖要素类型、要素数量、位置坐标、可靠性和性能等。装备体系要素建模具体过程参见附录 E.1。

  6.4.3 确定装备体系连边模型

  应充分考虑装备体系要素之间的数据传输和任务分配,建立装备体系连边模型。考虑到装备体系中的各类要素表现出不同的连接模式,建立从目标到探测、探测到决策、决策到执行、执行到目标的连边模型,为形成装备体系任务网络提供连边模型。装备体系连边建模具体过程参见附录 E.2。

  6.4.4 确定装备体系有效任务网模型

  应基于已构建的装备体系要素模型和连边模型,建立装备体系任务网模型。结合异质要素属性特点并依次连边运作,构建对特定目标产生杀伤效果的有效任务链。装备体系中的有效任务链通过要素共享、信息融合而形成的协同异质网络结构,即有效任务网模型,其建模过程参见附录 E.3。

  6.4.5 确定装备体系任务可靠性模型

  应根据装备体系结构与有效任务网模型,结合装备体系任务需求(阈值),建立装备体系任务可靠性模型和量化算法,具体过程参见附录 E.4。

  6.5 装备体系任务可靠性评估

  结合装备体系任务需求和相关数据,确定的装备体系任务可靠性评估方法包括:确定有效任务链计算方法、确定装备体系失效与重构策略、确定任务可靠性计算方法,装备体系任务可靠性具体评估过程参见附录 F。

  6.5.1 有效任务链计算

  考虑到有效任务链是装备体系中的各类要素相互依存、依次运作对特定目标产生线性影响效果的链路,建立有效任务链计算方法,计算步骤具体包括:生成转移矩阵、生成到达矩阵、计算任务网有效任务链数量、计算目标任务链数量、判断任务是否成功、计算邻接矩阵存在概率、计算要素存在概率、计算连边存在概率。计算有效任务链具体过程参见附录 F.1。

  6.5.2 装备体系要素失效与重构策略

  应充分考虑不同类型要素在随机失效和蓄意攻击下的失效模式分析,确定四种重构策略:团簇/平台间重构、团簇/平台内重构、要素维修或生成和任务重分配,以快速提升体系杀伤能力。装备体系要素失效与重构的具体过程参见附录 F.2。

  6.5.3 任务可靠性计算

  应结合到达矩阵和蒙特卡罗算法,计算装备体系有效任务链数量,并基于此计算装备体系任务可靠性。任务可靠性仿真算法伪代码参见附录 F.3。

  6.6 编制装备体系任务可靠性评估报告

  装备体系任务可靠性评估完成后应编制评估报告,报告主要包含:评估目的、评估内容、评估所依据的标准号、装备体系任务可靠性相关定义、装备体系任务剖面、装备体系结构与要素、任务可靠性建模、任务可靠性评估结果、结论分析、问题与建议等。

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  附 录 A

  (资料性)

  装备体系任务可靠性参数与评估需求

  在评估工作开始前应充分填写体系评估需求清单,以完成任务可靠性数据收集,需求清单具体如下。

  表 A.1 体系评估需求清单

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  附 录 B

  (资料性)

  任务可靠性参数指标体系

  表 B.1 装备体系任务可靠性参数指标体系

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  附 录 C

  (资料性)

  装备体系任务可靠性建模与评估数据

  表 C.1 装备体系任务可靠性建模与评估数据要求

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  附 录 D

  (资料性)

  装备体系结构与要素分析

  装备体系中的关键要素通过通信网络实现资源与信息的共享,使得装备体系形成一个有机整体。依据装备体系结构、OODA 环和杀伤链理论,在装备体系设计、运行及其执行任务过程等各个阶段,按照影响装备体系的关键能力得到影响装备体系的五个要素:

  a)探测类要素

  探测类要素指装备体系中用于感知、发现、识别和跟踪目标的各类传感器、侦察平台及相关信息处理能力的统称。在装备体系任务执行过程中,探测类要素肩负发现目标、识别目标信息等重要职责。

  b)决策类要素

  在装备体系任务执行过程中,决策类要素肩负处理目标信息、下达指令等重要职责,是影响装备体系规划、形成与运用的关键因素。

  c)执行类要素

  执行类要素构成装备体系的行动终端,承担将决策转化为实际效能的职责。该要素通过多样化的行动手段(包括火力压制、电子干扰、信息对抗等),在物理域或信息域实现任务目标。不同装备搭载的专用任务载荷与控制系统,赋予体系差异化的任务执行能力。作为装备体系能力输出的最终环节,执行类要素的性能直接决定任务链构建的实际效果。

  d)通信类要素

  通信类要素是指装备体系中用于实现信息传输、交换与共享的通信设备、网络架构、协议标准的统称。在装备体系执行任务的过程中,通信系统肩负联合组网、信息传递等重要职责。

  e)目标类要素

  目标类要素是指装备体系中所关注或作用的对象,包括敌方兵力、设施、武器平台等具有军事价值的实体及其特征、状态和行为属性。

  装备体系要素是任务执行力量的主要源泉,上述五个关键要素是构建任务链的基础,其他辅助系统对装备体系效能的影响程度较低,将探测、决策、任务执行和通信确定为装备体系要素,并对其进行建模与分析。装备体系各装备的物理资源之间以信息为介质,以网络为载体,进行资源与信息的共享,以实现共同的目标,完成共同的使命。同时,通信网络是实现各物理资源之间“资源与信息共享”的前提与基础,本文件将要素之间的通信等效为链路。装备体系要素和链路类型如表 D.1 所示。

  表D.1 装备体系要素和链路类型

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  附 录 E

  (资料性)

  装备体系任务可靠性建模方法

  E.1 确定要素模型

  装备体系中的每个要素都具有一定的属性,并受到特定的限制。通过研究这些属性和限制,对装备体系行为和能力的大小进行定量与定性分析。

  E.1.1 探测类要素S 的属性模型

  探测类要素( S )之间可能存在显著的性能差异,设sdiax 表示要素si 的最大探测距离,如果与目

  标的距离超过sdiax ,则探测类要素无法探测发现目标。探测类要素的探测概率是指探测类要素在其感

  知范围内成功探测到目标的概率。探测类要素S 的属性模型建立如下:

  si (I, λis , μis , kis , x , y , clusterk , cdiax , sdiax ,...) ………………………………(E.1)

  式中x, y 探测类要素si 的二维位置坐标; clusterk 为表示si 是装备体系K 的成员; cdaxi 为表示si 的最

  大通信距离;sdiax 为表示最大探测距离。

  E.1.2 决策类要素D 的属性模型

  决策类要素(D )主要由决策及类似要素组成,主要性能指标包括响应时间、吞吐量和准确性等。决策类要素的探测和执行任务分配结果会影响整个 OODA 循环和任务链的生成和效果。此外,决策类要素的通信能力直接影响其向其他要素发布任务的能力。决策类要素D 的属性模型建立如下:

  dj (J, λ , μ , k , x (t), y (t), clusterk , cd ,...) ………………………………(E.2)

  式中x, y 为dj 的二维位置坐标;clusterk 为dj 是装备体系K 的成员;cd 为dj 的最大通信距离。

  E.1.3 执行类要素W 的属性模型

  执行类要素( W )主要包括导弹、巡航导弹、无人机、电磁干扰设备等。不同类型的W 具有不同的能力,主要性能指标包括任务完成精度、最大任务执行距离和任务完成概率等。 W 的属性模型建立如下:

  wm (M , λ , μ , k , x, y , clusterk , cdx , wd,...) ………………………………(E.3)

  式中x, y 为表示 wm 的二维位置坐标; clusterk 为表示 wm 是装备体系K 的成员;cd 和 wd 为表示wm 的最大通信距离和任务执行距离。

  E.1.4 目标类要素T 的属性模型

  目标类要素(T )主要性能指标包括目标价值、探测难度和目标执行难度。目标类要素的属性模型建立如下:

  Tn (N, λ , μ , x, y , clusterk , value,...) ………………………………(E.4)

  式中N 为表示目标类要素的数量;x, y为表示tn 的二维位置坐标;clusterk 为表示tn 是装备体系K 的成员;value为表示目标价值。

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  E.1.5 要素的存在性函数

  i l0

  si 存在

  si 不存在

  dj l0

  dj 存在

  dj 不存在

  m l0

  wm 存在 wm不存在

  ………………………(E.5)

  式中csi 为要素si 的存在指示变量,当要素存在时为 1,当要素不存在时为 0;cdj 为要素dj 的存在指示变量,当要素存在时为 1,当要素不存在时为 0;cw 为要素 wm 的存在指示变量,当要素存在时为 1,

  m

  当要素不存在时为 0。

  E.2 连边模型

  在实际任务过程中,探测类要素在发现任务目标方面发挥着至关重要的作用,其通过边将信息传送给决策类要素,决策类要素根据探测类要素和任务目标的属性分配不同的探测任务。然后,决策类要素根据探测信息分配执行任务,并将分配结果传输给执行类要素。执行类要素收到任务信息后执行任务。

  E.2.1目标-探测边模型

  边etn ,si 考虑了探测任务的分配结果和探测概率。etn ,si 模型建立如下:

  etn ,si (dtn ,si , resulttn ,si , sptn ,si , ) ………………………………(E.6)

  式中resulttn ,si 为探测任务分配的结果;dtn ,si 为si 和tn 的距离;sptn ,si 为si 对tn 的探测概率。 E.2.2 探测-决策边模型

  边 esi ,dj 考虑了要素si 和dj 之间的通信可靠性和丢包问题。

  es d (ds d , R d , plrsc d , ) ………………………………(E.7)

  式中dsi ,dj 、R ,dj 和plrs,dj 分别为si 和dj 的距离、通信可靠性和丢包率。

  E.2.3 决策-执行边模型

  边edj ,wm 传输任务指令,其中考虑了要素dj 和 wm 之间的通信可靠性和数据包丢失。

  ed w (dd w , R w , plr w , ) ………………………………(E.8)

  式中ddj ,wm 、Rj ,wm 和plrj ,wm 分别为dj 和 wm 的距离、通信可靠性和丢包率等。

  E.2.4 执行-目标边模型

  边ew t 考虑了执行任务的分配结果、突防概率和毁伤概率等。

  m n,

  ew t (dw t , resultw t , wpw t , ) ………………………………(E.9)

  m n m n,, , ,mnm n

  式中resultw t 为执行任务的分配结果;dw t 为 wm 和tn 的距离; wpw t 为 wm 对tn 的毁伤概率。

  E.2.5 边存在性指示函数

  esi, dj l0

  存在

  i , j

  es d 不存在

  etn,si l0

  存在

  n , i

  etn ,si 不存在

  ………………….…………(E.10)

  cedj , wm 在 cewm ,tn 在

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  E.3 有效任务网模型

  装备体系由多种类型的系统组成,每种系统都具有不同的功能和相互关系。简单的同构有向图网络不足以有效描述不同系统之间的关系。因此,基于异构有向图建立了一个有效任务网模型,为不同的要素和边赋予实际意义。在理想状态下,装备体系各要素相互连接,形成一个完全连通的网络。然而,在实际任务场景中,组成系统不同类型的要素会受到自身属性和运行资源的限制。令si (i = 1, 2,..., I) 代表第i 个探测类要素, dj (i = 1, 2,..., J) 代表第 j 个决策类要素, wm (m = 1, 2,..., M ) 代表第 m 个执行类要素, tn (n =1, 2,..., N) 代表第n 个目标类要素,I, J, M , N 代表不同类型要素的数量。异构装备体系由不同的系统组成,不同的系统体现为一个装备体系 G = (V, E, ξ, ζ ) ,其中V =(S,D,W,T) , E = {e e e etssddww tniijjmm n,,,,,,, } ,其中 ξ = 4 , ζ = 4 , S = {s1, s2,..., sI } , D = {d1, d2,..., dJ } , W = {w1, w2,..., wm } , T = {t1, t2,..., tn }。边 esi ,dj ∈ E 意味着从si 到dj 的信息传输。

  E.3.1 有效任务链

  有效任务链是一种链式结构,在传统任务链基础上,考虑了装备体系任务执行过程中随机失效、蓄意攻击、任务分配结果、关键性能指标和任务执行资源限制等内外部因素的综合影响。

  装备体系的有效任务链描述了为完成整体任务,各功能要素按照整体任务逻辑顺序进行协作的单一、完整流程。该模型考虑了要素故障、资源约束及外部干扰对任务链中各个功能段及其连接的影响。

  有效任务链表示为:

  eol = tn → si → dj → wm → tn ………………………………(E.11)

  式中si 为装备体系探测类要素;dj 为装备体系决策类要素;wm 为装备体系执行类要素;tn 为装备体系目标类要素。

  E.3.2 有效任务网

  由于任务场景的复杂性,装备体系要产生多个有效任务链能完成任务,一条有效任务链中的要素也可能出现在多条有效任务链中(如果执行类要素是物理要素,则只能出现一次)。类似要素进行信息融合和资源共享。因此,任务链通过共享相似要素进行协作,从而形成有效任务网。有

  有效任务网用一个集合来表示:

  eon = {A, V,E}………………..……………………(E.12)

  式中 A= {ATS , ASD , ADW , AWT } ——描述不同要素之间连接的邻接矩阵集合。例如:要素S 和D 的邻接矩阵 ASD 。

  ASD 式中xsi ,dj (i = 1, 2,..., I; j = 1, 2,..., J) 为邻接矩阵ASD 的元素。

  E.4 任务可靠性量化模型

  装备体系任务可靠度是装备体系任务可靠性的量化参数,可通过仿真算法进行量化。在典型任务剖

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  面下对装备体系执行任务能力进行仿真,装备体系在t 时刻的有效任务链数量Neol (t) 与任务需求(阈值)

  τ 进行比较,若 Neol (t) ≥ τ , 则认为该次任务成功,否则失败。通过Nsim 次仿真,将装备体系在t 时刻仿真任务成功的次数与总仿真次数的比值作为装备体系在t 时刻的任务可靠度,表示:

  MRESoS

  式中MRESoS (t) 为在t 时刻的装备体系任务可靠度;Nsim 为任务总数;Numtask −success (t) 为在t 时刻任务成功的次数。当Neol (t) ≥ τ 时,Numtask −success = Numtask −success + 1 。否则, Numtask −success = Numtask −success , τ 为任务成功时所需有效任务链的数量阈值。

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  附 录 F

  (资料性)

  装备体系任务可靠性评估方法

  F.1 有效任务链计算F.1.1 转移矩阵

  A = ATS ASD ADW AWT 是装备体系关于异构有向图 T → S → D → W → T 的转移矩阵。如果要素si , dj , wm 和tn 存在,且要素之间存在关系,则元素 x x x xtssddw w tniijjmm n,,,,=== =1,如果要素之间不存在关系,则 x x x xtssddw w tniijjmm n,,,,=== =0 。例如,元素xtn ,si , xsi ,dj , xdj ,wm 和xwm ,tn 表示为要素和边的指示函数的乘积,如下所示:

  式中 α () 为示性函数,若示性函数里的元素满足设定条件,则函数值为 1;若示性函数里的元素不满足设定条件,则函数值为 0。

  F.1.2 到达矩阵

  相邻的转移矩阵ATS 和ASD 被定义为 ATS 的到达要素类型与ASD 的起始要素类型相匹配的矩阵。通过在相邻的转换矩阵之间进行矩阵乘法,得到ATT = ATS ASD ADW AWT ,其中 ATT 是一个方阵,代表要素类型T 的到达矩阵。到达矩阵提供了在网络中从一种要素类型转换到另一种要素类型的概率信息。通过使用矩阵迹来计算任务网中的有效任务链数量。

  Neol = Trace(ATT ) ………………..……………………(F.2)

  式中Neol 为有效任务链数;ATS , ASD , ADW 和AWT 的维数分别为N× I , I × J , J × M 和M× N 。 F.1.3 目标类要素任务链数量

  为了更好的针对每一个目标类要素T 考虑其各类影响因素对执行类要素数量和能力限制,首先应使用ATT 计算针对每个T 要素的任务链数量。计算公式如下:

  Ntn = ATT (xtn ,tn ) ………….………..……………………(F.3)

  式中Nt 为针对要素tn 的任务链数。

  n

  F.1.4 任务成功公式

  α (task success

  F.1.5 邻接矩阵元素的存在性

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  确保任务成功的重要因素之一是确保任务链是连通的,即任务链所含要素之间的邻接矩阵是存在的。邻接矩阵元素的存在概率如下:

  F.1.6 要素存在性

  要分别计算要素和边的存在概率,这与要素和连边的属性和资源限制有关。每个要素的存在概率表示为:

  式中 Fis (tλis ) , Fis (tλis ) , Fjd (tλ) 和 F(tλ ) 为自每个要素上次修复以来的时间的累积分布函数(CDF); Gis (tμ ) , Gis (tμ ) , G(tμ ) 和G(tμ ) 为自每个要素上次失效以来的时间的累积分布函数(CCDF)。

  F.1.7 边的存在性

  式中 resulttn ,si 和 resultwm ,tn 分别代表探测任务和执行任务的分配结果;cdsi ,dj 和cddj ,wm 分别代表探测与决

  策、决策与执行类要素之间的通信距离;R d 和R w 分别代表探测与决策、决策与执行类要素之间的

  通信任务可靠性; dtn ,si 和dwm ,tn 分别代表探测类要素的探测距离与执行类要素的任务执行距离; plrs,dj

  和plrj ,wm 分别代表探测与决策、决策与执行类要素之间的通信丢包率;sptn ,si 和 wpwm ,tn 分别代表探测成

  功概率与任务执行成功概率。

  F.2 动态重构策略

  动态重构是体系或系统通过调整其自身资源和结构配置来响应环境中的不同情况以改变其状态的能力。重构策略使装备体系能够根据不断变化的任务要求、资源可用性和环境条件动态调整其配置和行为,本文件建立了四种重构策略:簇间重构、簇内重构、要素维修或生成与任务重分配。

  装备体系团簇/平台间重构:指调整或重构体系内不同团簇/平台装备之间的连接和关系的过程。这涉及修改装备体系不同团簇/平台间的通信模式和互动关系,以提高体系性能,实现预期目标。

  装备体系团簇/平台内重构:涉及修改装备体系同一团簇/平台内要素之间的连接和关系。这一过程旨在优化装备体系的内部结构和协调,使要素之间的通信、资源分配和任务分配更加高效。

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  要素维修或生成:指在装备体系内维修或增加新要素。这可能涉及部署额外的装备体系或激活休眠要素,以提高体系整体的能力和容量。

  任务重分配:涉及体系内要素间任务的重新分配,如临机任务发生、要素故障替代或修复失效、平衡负载等情况。任务重分配的目的是优化任务分配,最大限度地提高体系效率,确保完成优先任务目标。

  图 F.1 基于规则的任务网动态重构策略

  重构策略 1-3 为基于规则的装备体系动态重构策略,如图 F.1 所示。基于任务的装备体系任务重分配,如图 F.2 所示,根据顶层任务和战场态势变化,利用实时任务规划调整装备体系拓扑结构,形成新的有效任务网。

  D

  探测任务分配 打击任务分配

  协同探测方案 协同打击方案

  S T W

  图 F.2 基于任务的装备体系任务重分配

  F.3 任务可靠性仿真算法

  在计算装备体系任务链数量并建立动态重构策略后,充分考虑内外部因素对于任务链要素与连边的影响、要素失效与边失效、动态重构策略、任务成功率,建立有效任务链模型。

  本文件给出装备体系有效任务链及任务可靠性仿真算法,Nsim 为仿真次数,伪代码如表 F.1 所示。

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  表 F. 1 装备体系有效任务链及任务可靠性仿真算法

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