一种卫星电性能测试序列的优化方法

摘要

本发明涉及一种卫星电性能测试序列的优化方法。该方法包括：步骤1：将测试任务划分为m个测试模块；确定每个所述测试模块a

说明书

技术领域

本发明涉及确定和优化卫星电性能测试序列的技术领域，特别是涉及一种卫星电性 能测试序列的优化方法。

背景技术

对卫星进行的电性能测试是指在卫星发射前对其各研制阶段的电气功能和性能指标 等所进行的测试，包括单元测试、分系统测试、系统测试以及环境试验过程中的电测试 等，这是研制卫星的重要工作内容。

在传统卫星研制过程中，电性能测试受到的约束较少，比如测试时间一般为几个月， 工作量一般也不受限制。但随着空间技术的发展，尤其是快速空间响应技术的发展，卫 星从需求提出到发射入轨要在一个月甚至更短的时间内完成。例如，美国和欧洲的快速 响应卫星要求一周内完成卫星集成、测试与发射。这样，快速响应卫星对卫星电性能测 试的时间要限制在几天，工作量也相应受到一定限制。为了满足上述需求，卫星电性能 测试的各测试序列均要进行详细规划，每个测试序列要受到严格的时间约束(限制到小 时甚至分钟)和工作量约束，现有的卫星电性能测试序列显然不能满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种卫星电性能测试序列的优化方法，能在测试 时间和工作量均受约束的情况下确定和优化卫星电性能的测试序列。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种卫星电性能测试序列的优化方法， 该方法用于在测试时间和工作量均受约束的情况下确定和优化卫星电性能的测试序列； 其特征在于，该方法包括：

步骤1：将测试任务划分为m个测试模块；确定每个所述测试模块A_i所对应的s_i个 测试序列其中，m为大于1的正整数，i为不小于1且不大于m的整数，s_i为不小于1的整数；

步骤2：确定每个所述测试序列a_ij所对应的测试时间t_ij、工作量w_ij以及该测试序列 的优化目标列向量c_ij＝[c_ij1，c_ij2，...，c_ijp]^-1；其中，j为不小于1且不大于s_i的整数，p为 所述测试任务的优化目标的数量；

步骤3：确定各测试序列a_ij的状态量x_ij，使受约束的优化方程符合所述测试任务的p 个优化目标的要求；所述优化方程为：使CX取得最大值；

所述优化方程的约束条件为：且

其中，

矩阵$C=\left(\begin{array}{cccccc}{c}_{11},& c_{12}...c_{{1s}_1},& c_{21},& c_{22}...c_{{2s}_2}...c_{i1},& c_{i2}..c_{{\mathrm{is}}_i}...c_{m1},& c_{m2}...c_{{\mathrm{ms}}_m}\end{array}\right);$

列向量$X={\left(\begin{array}{cccccc}{c}_{11},& c_{12}...c_{{1s}_1},& c_{21},& c_{22}...c_{{2s}_2}...c_{i1},& c_{i2}..c_{{\mathrm{is}}_i}...c_{m1},& c_{m2}...c_{{\mathrm{ms}}_m}\end{array}\right)}^{-1};$

x_ij的取值为0和1二者之一，T和W分别为测试时间的约束值和工作量的约束值；

步骤4：求解所述优化方程，得到需要执行的测试序列a_ij。

本发明的有益效果是：本发明将测试任务划分为m个测试模块，为每个测试模块对 应了s_i个测试序列，并确定了每个测试序列对应的测试时间、工作量以及优化目标列向 量，这样，可以根据测试任务的优化目标来合理确定各测试序列的状态量的取值，使受 约束的优化方程能够满足所有优化目标的要求，由于优化方程是在卫星研制过程中所受 到的测试时间以及工作量的约束条件下对优化目标进行的定量描述，因此，通过求解优 化方程所得到的各测试序列，即为在测试时间和工作量均受约束的情况下所能得到的卫 星电性能测试序列的总体最优方案。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述步骤3中的所述优化目标为：测试序列的重要性权值之和最大；则p＝1， 且c_ij为测试序列a_ij的重要性权值。

进一步，所述步骤3中的所述优化目标为：测试序列的重要性权值之和最大，且测 试序列的稳定性最好；则p＝2。

进一步，在每个c_ij中：

第一个参数c_ij1为测试序列a_ij的重要性权值，第二个参数c_ij2为测试序列a_ij的稳定参 数；

或，

第一个参数c_ij1为测试序列a_ij的稳定参数，第二个参数c_ij2为测试序列a_ij的重要性权 值。

进一步，所述步骤4中求解所述优化方程的方法为：利用线性规划方法来求解所述 优化方程。

进一步，所述线性规划方法包括：单纯形法、修正单纯形法。

附图说明

图1为本发明提出的卫星电性能测试序列的优化方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非 用于限定本发明的范围。

图1为本发明提出的卫星电性能测试序列的优化方法的流程图。该方法用于在测试 时间和工作量均受约束的情况下，确定和优化卫星电性能的测试序列。如图1所示，该 方法包括：

步骤1：将测试任务划分为m个测试模块；确定每个测试模块A_i所对应的s_i个测试 序列

该步骤中，m为大于1的正整数，i为不小于1且不大于m的整数，s_i为不小于1 的整数。

该步骤是对测试任务进行分解的步骤。通常情况下，测试任务比较复杂，需要将其 分解为若干个的子任务，每个子任务对应于一个或多个测试模块，而测试模块之间是相 互独立的。

一个测试模块对应于s_i个测试序列，并且对于任一个测试序列a_ij而言，其只为一个 测试模块A_i服务。

步骤2：确定每个测试序列a_ij所对应的测试时间t_ij、工作量w_ij以及该测试序列的优 化目标列向量c_ij＝[c_ij1，c_ij2，...，c_ijp]^-1，其中，j为不小于1且不大于s_i的整数，p为该测 试任务的优化目标的数量。

各测试模块A_i已在步骤1中被确定，这样，其对应的各测试序列a_ij的测试时间t_ij、 工作量w_ij也就相应地被确定下来，在优化目标的数量p已确定的情况下，该测试序列的 优化目标列向量c_ij也就相应地被确定下来。

优化目标列向量是与测试任务有关的，p的值可以为1，也可以为大于1的整数。就 卫星测试而言，常用的优化目标包括：测试序列的重要性权值(代表测试序列的重要性) 之和最大，测试序列最稳定，等等。其中，一个测试序列的重要性权值的意义在于，其 值越大，表示其对应的测试序列在整个卫星电性能测试过程中的重要性越高，也代表着 其对应的测试序列对于实现既定测试任务的重要性越大。值得指出的是，重要性权值与 该测试任务所处的测试阶段有关，同样的测试序列在不同的测试阶段的重要性权值也有 所不同，例如，单机功耗这一测试序列在单元测试阶段是重要的，因而其重要性权值较 高，而在分系统测试阶段，单机功耗就变得不重要了，其重要性权值相应地有所降低。

步骤3：确定各测试序列a_ij的状态量x_ij，使受约束的优化方程符合该测试任务的p 个优化目标的要求。

该步骤中的优化方程为：使CX取得最大值；

优化方程的约束条件包括：且

这里，C为一p×n的矩阵，这里的C的表达式为：

$C=\left(\begin{array}{cccccc}{c}_{11},& c_{12}...c_{{1s}_1},& c_{21},& c_{22}...c_{{2s}_2}...c_{i1},& c_{i2}..c_{{\mathrm{is}}_i}...c_{m1},& c_{m2}...c_{{\mathrm{ms}}_m}\end{array}\right);$

X为一n行的列向量，其表达式为：

$X={\left(\begin{array}{cccccc}{c}_{11},& c_{12}...c_{{1s}_1},& c_{21},& c_{22}...c_{{2s}_2}...c_{i1},& c_{i2}..c_{{\mathrm{is}}_i}...c_{m1},& c_{m2}...c_{{\mathrm{ms}}_m}\end{array}\right)}^{-1}.$

在该优化方程中，列向量X中的每一分量x_ij的取值为0和1二者之一，取值为1意 味着该状态量所对应的测试序列被选中而参与到卫星电性能的测试中，取值为0则意味 着该状态量所对应的测试序列未被选中，不会参与到卫星电性能的测试中。

T和W分别为该测试任务所要求的测试时间的约束值和工作量的约束值。

上述的优化方程是在约束条件下对测试任务的优化目标进行的定量描述，即通过优 化x_ij的取值，使CX所表示的优化目标达到最大值，也就是在约束条件下使卫星电性能 的测试获得最优的结果。而优化方程的约束条件分别是对测试时间和工作量的约束条件， 这要求测试任务需要在规定的时间T内完成，且工作总量不超过W。只要各测试序列的取 值能满足该约束条件下的优化方程，即为相应测试序列的最优解。

优化目标的选择是依据测试任务的关注点不同而定的，可以只选择一个优化目标， 也可以选择多个优化目标。例如，该步骤中的优化目标可以为：各测试序列的重要性权 值之和最大，这属于只选定一个优化目标的单目标问题，则p＝1，且c_ij即为测试序列a_ij的重要性权值，也就是说，矩阵C此时即为一由n个分量构成的行向量，各分量为各测 试序列的重要性权值。再如，该步骤中的优化目标还可以选择为：各测试序列的重要性 权值之和最大，且测试序列的稳定性最好；这就属于选定了两个优化目标的多目标问题， 上述的p＝2，C为一2×n的矩阵。要解决该问题，则在每个c_ij中，可将第一个参数c_ij1设 置为测试序列a_ij的重要性权值，将第二个参数c_ij2设置为测试序列a_ij的稳定参数，或者反 过来，在每个c_ij中，将第一个参数c_ij1设置为测试序列a_ij的稳定参数，将第二个参数c_ij2设 置为测试序列a_ij的重要性权值。

步骤4：求解优化方程，得到需要执行的测试序列a_ij。

该步骤中，求解优化方程的方法可以为：利用线性规划方法来求解优化方程。常见 的线性规划方法包括常见的单纯形法、修正单纯形法等，这两种方法均可以用来求解上 述的单目标问题，而对于多目标问题，可基于有效解的概念利用线性规划方法来求解。

线性规划方法可用现有的计算机程序运算实现，如利用Matlab等所编的程序通过矩 阵运算来实现。

各测试序列的值是确定的，本步骤通过求解优化方程，得到了各测试序列a_ij的状态 量x_ij的值，这样，状态量为1的测试序列作为被选中而需要执行的测试序列参与到卫星 电性能的测试中，状态量为0的测试序列则未被选中，不需要执行。这样，通过对在测 试时间和工作量约束条件下对所有测试序列按照优化目标的要求进行精简，从而提高了 测试的效率，减小了工作量。

本发明将测试任务划分为m个测试模块，为每个测试模块对应了s_i个测试序列，并 确定了每个测试序列对应的测试时间、工作量以及优化目标列向量，这样，可以根据测 试任务的优化目标来合理确定各测试序列的状态量的取值，使受约束的优化方程能够满 足所有优化目标的要求，由于优化方程是在卫星研制过程中所受到的测试时间以及工作 量的约束条件下对优化目标进行的定量描述，因此，通过求解优化方程所得到的各测试 序列，即为在测试时间和工作量均受约束的情况下所能得到的卫星电性能测试序列的总 体最优方案。

本发明适用于在无测试覆盖性要求或允许对测试序列进行优化的情况下对卫星电性 能测试的测试序列进行优化。

由此可见，本发明具有以下优点：

(1)本发明将测试任务划分为m个测试模块，为每个测试模块对应了s_i个测试序列， 并确定了每个测试序列对应的测试时间、工作量以及优化目标列向量，这样，可以根据 测试任务的优化目标来合理确定各测试序列的状态量的取值，使受约束的优化方程能够 满足所有优化目标的要求，由于优化方程是在卫星研制过程中所受到的测试时间以及工 作量的约束条件下对优化目标进行的定量描述，因此，通过求解优化方程所得到的各测 试序列，即为在测试时间和工作量均受约束的情况下所能得到的卫星电性能测试序列的 总体最优方案。

(2)本发明适用于在无测试覆盖性要求或允许对测试序列进行优化的情况下对卫星 电性能测试的测试序列进行优化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原 则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。