本技术涉及无人机，具体涉及一种基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法。
背景技术：
1、无人机是指一种需要依靠动力装置，能够在空中进行持续、可控的任务飞行，或是能在航空航天空间均可实现可控飞行，能携带民用或军用性质的任务载荷执行任务，可一次性使用或可重复使用的无人驾驶飞行器。无人机是将无人机飞行器、机载传感器、机载任务设备、指挥控制系统、通信系统、测控系统、综合保障系统等整合为一体的无人机系统。目前在军事领域，无人机已经成为由无人机平台、机载传感器、机载武器、指挥控制系统、通信系统、测控系统、综合保障系统等组成的高性能武器装备。
2、集群无人机由具备有限自主能力的多个无人机组成，它们通过自组织机制，在没有集中指挥控制的情况下，通过相互间通信产生整体效应，实现较高程度的自主协作，从而能在尽量少的人员干预下完成预期的任务目标。集群无人机不仅在军事方面用途广泛，而且在物流、农业、应急救援、遥感与对地观测、管道巡检等民用领域崭露头角。
3、无人机集群使用流程指在不同任务实施过程中各种活动执行的时序、逻辑关系，以及形成的各个资源（软硬件和人员）调用流程和控制流程。集群流程的性能很大程度上决定了任务实施效率，流程性能的一个重要指标就是响应时间，响应时间越短说明集群任务执行越顺利。这个响应时间主要包括：任务下达时间、各成员的准备时间、各任务节点处理时间、信息传输时间、资源的延误时间等。这个响应过程与集群的使用策略、运行规则、部署、使用方式、任务规划、航迹设计等有关，还与参与任务的成员数量、成员参与的活动数量、任务节点数等有关。当集群的反应过程慢到影响任务完成时，就认为发生了“过程故障”。因此，如何实现无人机集群体系的时间参数研究，是有效实现无人集群有效完成任务的保障。
技术实现思路
1、本技术为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
2、第一方面，本技术实施例提供了一种基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，包括：
3、确定无人机系统的时间类参数；
4、对集群无人机进行pms建模，并进行阶段任务分解，计算每个集群子阶段任务的任务成功概率；
5、通过所述每个集群子阶段任务的任务成功概率确定集群无人机在整个阶段任务的任务成功概率；
6、利用任务效能对集群无人机的可靠性进行分析。
7、在一种可能的实现方式中，所述确定无人机系统的时间类参数，包括：确定无人机系统的任务前准备时间；根据再次执行的任务要求结合资源限制确定无人机系统的再次出动准备时间；确定无人机系统的任务在线响应时间。
8、在一种可能的实现方式中，所述根据再次执行的任务要求结合资源限制确定无人机系统的再次出动准备时间，包括：如果再次执行的任务要求为单次任务时，设无人机的第k个任务的再次出动准备工作项目为sk={ w1, w2,……, wm}，sk的工作时间为 t w=( t w1, t w2,……, t wm) t，工作项目之间的逻辑关系用r表示，即 r=（ i, j=1,2,3,……, m），rij=1时，工作项目i是j的紧前工作项目；rij=0时，工作项目i不是j的紧前工作项目，工作项目开始时间用矩阵表示为 t s=[ t s1, t s2,……, t sm] t，工作项目的结束时间用矩阵表示为 t e=[ t d1, t d2,……, t dm] t，则 t e= t s+ t w=[ t s1+ t d1, t s2+ t d2,……, t sm+ t dm] t，矩阵r 中行元素全为0 的行对应的工作项目集合lu记为{u1，u2，…，up}，lu为结束节点集合，则无人机的第k个任务的再次出动准备时间为：
9、
10、其中，表示工作项目w1的结束时间，表示工作项目w2的结束时间，表示工作项目wk的结束时间，表示集合lu的工作项目最大结束时间；
11、如果再次执行的任务要求为多任务，则综合所述任务类型的无人机再次出动准备时间的计算公式为：
12、
13、其中， s=( a1, a2,…, an)，是无人机任务矩阵，类型无人机任务的再次出动准备时间矩阵。
14、在一种可能的实现方式中，所述确定无人机系统的任务在线响应时间，包括：信息传输时间、任务流程重构时间、成员飞抵新任务坐标时间、新成员出动前准备时间、保障延误时间、人为造成的管理延误时间和操作人员在整个流程中的人机交互时间，计算公式为： t= t传输+ t重构+ t飞行+ t准备+ t保障+ t管理+ t操作
15、设第 i类信息的传输延时为 tsi，则信息传输时延的计算公式为：
16、
17、其中， tj为第 j条信息的传输延时， tr为第 j条信息的被接收的时刻， ts为第 j条信息的被发送的时刻； j=1,2,…, j， j为统计时间内传输的该类信息总条数。
18、在一种可能的实现方式中，所述任务流程重构时间包括重构设计时间和重构执行时间，其中，所述重构执行时间的计算公式为：
19、
20、其中，如果第i个无人机系统是新成员，则 t i包含了新成员出动准备时间和飞行抵达任务坐标时间，如果为原有成员，则为飞抵新任务坐标时间。
21、在一种可能的实现方式中，所述故障延误时间采用平均保障延误时间，计算公式为：
22、
23、其中， t ld为保障延误总时间， n l为保障事件总数 ；
24、所述管理延误时间采用平均管理延误时间，计算公式为：
25、
26、其中， t ad为管理延误总时间， n l为保障事件总数。
27、在一种可能的实现方式中，所述对集群无人机进行pms建模，并进行阶段任务分解，计算每个集群子阶段任务的任务成功概率，包括：
28、确定无人机系统在集群子阶段任务内的任务可靠度和任务维修度；所述集群子阶段任务内任务可靠度与任务维修度和整个阶段任务下的任务可靠度与任务维修度相等，计算公式分别为：
29、，其中，r(i,mxm)(t)和g(i,mxm)(t)为无人机系统m在集群子阶段任务i内的任务可靠度和任务维修度，rmxm(t)和gmxm(t)为整个阶段任务xm下的任务可靠度和任务维修度；
30、根据所述任务可靠度和任务维修度结合权重系数获取集群子阶段任务下的ri(t)和gi(t)；所述ri(t)和gi(t)的计算公式为：
31、其中，fr和fg分别表示各无人机系统与集群之间的rms模型关系，与分别是子阶段任务 i的开始与结束时间，是子阶段任务 i的任务量要求；为子阶段任务 i权重系数；
32、通过所述ri(t)和gi(t)计算每个集群子阶段任务的任务成功概率，所述集群子阶段任务的任务成功概率的计算公式为：
33、，其中，和分别是子阶段任务i内在任务量要求下任务可靠度和任务维修度。
34、在一种可能的实现方式中，所述权重系数的计算公式为：
35、
36、其中，是指第个无人机系统的第任务对于子阶段任务 i的任务量要求， n为参与集群子阶段任务的无人机系统数量。
37、在一种可能的实现方式中，所述集群无人机在整个阶段任务的任务成功概率的计算公式为：
38、
39、其中，与分别是子阶段任务 i的开始与结束时间，是子阶段任务 i的任务量要求，p表示在 t时刻给定任务量要求的情况下阶段任务的任务成功概率。
40、在一种可能的实现方式中，所述利用任务效能对集群无人机的可靠性进行分析，包括：
41、确定任务可信度参数和可用度参数；
42、将任务可信度矩阵和可用度矩阵进行乘积计算，获取任务效能的计算模型，计算公式为：
43、
44、其中， a0为任务开始时刻系统的使用可用度， rm为任务可靠度， m0为任务期间的维修度；
45、其中，系统对第i个基本任务的任务效能的计算公式为：
46、
47、其中，a(ti-1)为复杂任务系统在ti-1时刻的瞬时可用度，di为第i个基本任务期间，对应于配置系统configi的可信度，c为系统的能力矩阵，则系统对整个复杂任务的任务效能的计算公式为：
48、其中，为复杂任务的任务效能，为第 i个基本任务的任务效能；分别为系统各单元的故障率和修复率，且单元配置系统configi；为第 i个基本任务的工作时间，为第 i个基本任务的维修时间。
49、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
50、本技术通过确定的无人机系统的时间类参数，对集群无人机进行pms建模，并进行阶段任务分解，通过计算每个集群子阶段任务的任务成功概率实现集群无人机在整个阶段任务内的任务成功概率，利用任务效能对集群无人机的可靠性进行分析，有效实现无人机集群有效完成任务的保障。
1.一种基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述确定无人机系统的时间类参数，包括：
3.根据权利要求2所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述根据再次执行的任务要求结合资源限制确定无人机系统的再次出动准备时间，包括：
4.根据权利要求2所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述确定无人机系统的任务在线响应时间，包括：信息传输时间、任务流程重构时间、成员飞抵新任务坐标时间、新成员出动前准备时间、保障延误时间、人为造成的管理延误时间和操作人员在整个流程中的人机交互时间，计算公式为：
5.根据权利要求4所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述任务流程重构时间包括重构设计时间和重构执行时间，其中，所述重构执行时间的计算公式为：
6.根据权利要求4所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述保障延误时间采用平均保障延误时间，计算公式为：
7.根据权利要求1所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述对集群无人机进行pms建模，并进行阶段任务分解，计算每个集群子阶段任务的任务成功概率，包括：
8.根据权利要求7所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述权重系数的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述集群无人机在整个阶段任务的任务成功概率的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的基于时间参数的集群无人机可靠性分析方法，其特征在于，所述利用任务效能对集群无人机的可靠性进行分析，包括：
