(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 202211136931.5 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 上海机电工程研究所 地址 201100 上海市闵行区元江路38 88号 （八部） (72)发明人 董晨　何舒　帅逸仙　杜君南　 王宣灵　钱晓超　赖鹏　陆志沣　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 专利代理师 胡晶 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 基于线性定常离散系统的装备体系分析方 法和系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于线性定常离散系统 的装备体系分析方法和系统， 包括： 步骤1、 建立 以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备 体系的装备构成/通信关系/运行流程/装备性能 一体化模型； 步骤2、 进行装备体系的运行能力综 合分析： 包括装备体系的多变能力、 反应能力、 完 成任务能力、 抗毁能力， 建立计算上述各项能力 的评价指标模型， 基于状态空间方程G的状态运 动表达式， 计算各项能力的评价指标值。 本发明 通过分析装 备体系的运行能力， 可 发现当前体系 存在的问题， 为后续装备体系优化指出方向， 并 可支撑装备体系优化结果的检验评估。 权利要求书5页 说明书10页 附图1页 CN 115545425 A 2022.12.30 CN 115545425 A 1.一种基于线性定常离 散系统的装备体系分析 方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 建立以线性定常离散系统状态空间方程G表示的装备体系的装备构成/通信关 系/运行流程/装备性能一体化模 型； 其中， G的状态向量为x， G的系统矩阵A表 示装备体系的 装备构成、 通信关系、 运行流程、 装备性能， G的输入变量u代表驱动装备体系运行的外部信 号， G的输出变量y根据分析需求取值； 步骤2、 进行装备体系的运行能力综合分析： 包括装备体系的多变能力、 反应能力、 完成 任务能力、 抗毁能力， 通过设置合适的x初值与u， 并赋予状态空间方程G的系统矩阵A 不同数 值， 建立计算上述各项能力的评价指标模型， 基于状态空间方程G的状态运动表达式， 计算 各项能力的评价指标值。 2.根据权利要求1所述的基于线性定常离散系统 的装备体系分析方法， 其特征在于， 线 性定常离 散系统状态空间方程G形式如下： 式中， x为n维列向量， 包含n ‑1个装备状态和1个终止状态， 默认终止状态为最后一个状 态； A为n×n维矩阵； B为n维列向量； u为输入变量； C为n维行向量； y为输出变量； k为不小于 零的整数； 矩阵A中的第i行第j列元素为aij， 当i≠n、 j≠n且aij≠0时代表第i个和第j个装备纳入 装备体系， 它们之间存在通信关系， 运 行流程为第j个装备到第i个装备， aij的具体数值与装 备性能有关， 根据步骤2中的分析评估需求设置， 当i＝n、 j≠n且aij≠0时代表第j个装备运 行结束后体系运行流程 终止， 即第 j个装备为运行流程的终端装备； 矩阵B 使输入变量u作用 于运行流 程的始端装备对应的状态上； 矩阵C使输出变量y取x中的终止状态。 3.根据权利要求2所述的基于线性定常离散系统 的装备体系分析方法， 其特征在于， 状 态空间方程G的状态运动表达式x(k)及相应的输出y(k)分别为： 为建立多变能力、 反应能力、 完成任务能力、 抗毁能力的评价指标的模型， 取初始状态 向量x(0)为 零向量， 取输入变量u(k)为单位脉冲信号， 即： 将式(3)带入式(2)有： y(k)＝CAk‑1B…………(4) 构建多变能力评价指标模型， 设为n ×n维矩阵Av， 第i行第j列元素avij为1或0， 当i≠n、 j ≠n且avij＝1时， 代表选择第j 个装备与第i个装 备纳入装 备体系且建立它们的通信关系， 运 行流程是由第j个装备到第i个装 备， 当i≠n、 j ≠n且avij＝0时， 代表第j个装备与第i个装 备 无通信关系也不存在运行流程上的流转关系； 当i＝n、 j ≠n且avij＝1时代表第 j个装备运行权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115545425 A 2结束后体系运行流程 终止， 即第 j个装备为运行流程的终端装 备； 取状态空间方程G的矩阵A ＝Av， 按照式(4)有： 则多变能力评价指标Iv为： 根据式(4)， 计算使 y(k)>0的整数k， 再将所有大于零的y(k)加和得到Iv， Iv数值越大， 代 表装备体系完成运行流 程到达终止状态的途径越多， 多变能力越强； 构建抗毁能力评价指标模型， 在多变能力评价指标模型的基础上， 建立抗毁能力评价 指标模型， 将矩阵Av的前n‑1列分别置零， 代表体系中 的某一个装备或与该装备相关的通信 链路受攻击而损毁或失效， 计算对 应的多变能力评价指标Iv， 若Iv最小值为0， 则抗毁能力评 价指标Ir＝0， 即存在攻击一个装备或与该装备相关的通信链路使体系无法完成运行流程 的可能； 若Iv最小值大于0， 则取Iv最小的情况， 再将Av前n‑1列中剩余的n ‑2列分别置零， 计 算对应的多变能力评价指 标Iv， 直至Iv最小值为0， 则抗毁能力评价指标Ir＝Av置零列数 ‑1； Ir数值越大， 代表保证完成任务的情况下装备体系中必须的装备数量越少， 即能承受的装 备损失数量越大， 抗毁能力越强。 4.根据权利要求3所述的基于线性定常离散系统 的装备体系分析方法， 其特征在于， 构 建反应能力评价指标模型， 设为 n×n维矩阵At： At＝Av*T…………(7) 式中， T为n ×n维矩阵， 其第i行第j列元素为σtij， σ 为一个大于零的常数， tij为第j个装 备在运行流程中的耗时， j<n， 算子*代表两个同维矩阵的对应元素相乘； 取状态空间方程G 的矩阵A＝At， 按照式(4)有： 参照式(6)， 计算使yt(k)>0的整数k， 再将所有大于零的yt(k)加和， 整理形成如下的形 式： 式中， tc代表装备体系完成运行流程的第c种途径的耗时， c＝1,2,...,Iv， 反应能力评 价指标It为： 反应能力由装备体系完成运行流程到达终止状态的耗时指数函数的均值评价， It越小， 则反应能力越强。 5.根据权利要求4所述的基于线性定常离散系统 的装备体系分析方法， 其特征在于， 构 建完成任务能力评价指标模型， 设为 n×n维矩阵Ap： Ap＝Av*P…………(11) 式中， P为n ×n维矩阵， 其第i行第j列元素为pij， pij为第j个装备在运行流程中的完成其 任务的成功率， 算子*代表两个同维矩阵的对应元素相乘， 取状态空间方程G的矩阵A＝Ap，权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115545425 A 3