任凌云1，邵建兆
2
摘要: 为了优化空间飞行器测试流程，建立了空间飞行器测试的时间P e t r i网模型．通过分析时间P e t r i 网模型的相关矩阵，对模型进行了验证。根据P e t r i网建立的模型，利用F l e x s i m仿真软件，建立了空间飞行器测试的仿真模型，运行该模型，对仿真结果进行分析，验证了设计的仿真模型的可行性，同时还分析了测试设备和操作人员的利用率，为设计批量空间飞行器技术测试的优化模型提供了依据。
关键词: 空间飞行器；技术测试；时间P e t r i;F l e x s i m；建模与仿真
中图分类号: TP39DO I:10．3963/j．i ss n．2095 －3852．2014．06． 006
空间飞行器测试是其发射前要开展的主要工作，是保证其正常发射、飞行和完成任务的重要环节。目前，对空间飞行器测试的研究，主要集中在测试项目的技术优化方面，对其测试流程的优化研究主要是通过使用已有的经验，进行局部的优化，系统的优化研究还比较少［1 －2］。计算机仿真建模技术以其简单、直观、形象的特点，成为了进行流程分析与优化的一种重要手段。P e t r i网(pe t r i n e t s，轻盈不自持
PNs) ［3 － 4］和F l e x s i m［5－6］仿真软件都具有强大的建模仿真能力，是目前计算机建模仿真的重要工具。P e t r i网具有直观的图形表示和严密的数学基础，在研究并行、异步、离散、非线性和随机问题中有广泛的应用。F l e x s i m 仿真软件集计算机三维图像处理、仿真和数据处理等技术为一体，是专门面向制造、物流等领域的新一代仿真软件。
空间飞行器测试流程与生产物流系统类似，是一个复杂的离散系统。笔者根据某空间飞行器转载、分系统测试、总检查和撤收设备等工作项目。1．2
1．2． 1
空间飞行器测试流程
空间飞行器初始状态
空间飞行器在平时贮存时分为A 级和B 级两种状态，它们的初始状态分别为:
A 级是指整个飞行器组各系统安装完毕，在测试间准备随时测试;
B 级是指分系统1 和分系统2 分别存放在各自的贮存间；分系统3 没有安装，存放在测试间。1．2． 2 空间飞行器技术测试流程
对某型空间飞行器，不同的等级状态，技术测试的流程不同。笔者选取 B 级状态贮存的空间飞行器，进行仿真建模与分析，其流程如图1 所示。2
2．1
基于T P N s的仿真模型
时间P e t r i网的定义
时间P e t r i网是高级P e t r i网，定义为如下二
测试的流程，引入时间P e t r i网( t i m e pe t r i n e t s，元组:
TPNs) ［7］建立其模型，并运用F l e x s i m 对系统进行仿真分析。
N = ( PN，D)
其中: PN 为基本P e t r i网; D = { d i | i = 1，2，…，n}，d
i
∈N0 ，表示完成每个变迁t i 所需要的时延。TPN s的行为变化受时间因素的影响，假定变迁t 在t0 时刻触发，时延区间为［a，b］，则变迁的触发实施区间为［t0 + a，t0 + b］; 若a = b = 0，则为瞬时P e t r i网，是TPNs 的一个特例［9］。
1 某空间飞行器测试流程
1．1 空间飞行器测试流程定义
空间飞行器测试流程是指其从贮存状态到完成
技术准备的过程［8］。其主要包括空间飞行器各部段
收稿日期: 2014 －05 －30．
作者简介: 任凌云(1976－) ，女，北京人，空军指挥学院研究生管理大队硕士研究生．基金项目: 国家社会科学基金资助项目(12GJ003 －155) ．
武汉理工大学学报( 信息与管理工程版)
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2014 年 12 月
⎡ － 1
⎢ 0 ⎢ 0 ⎢ 0 1 － 1 － 1 0 0 0 0 0 1 1
0 － 1
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 － 1 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 － 1 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 － 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 － 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 － 1
0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 － 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 － 1 0 0
⎤ 0
⎥ 0 ⎥ 0 ⎥ ⎢ 0 0 ⎥ A = ⎢
⎥ 0 ⎥ 0 ⎥ 1 ⎥ ⎢ 0 ⎢ 0 ⎢ 0 ⎢ 0 ⎣ 0
－ 1 ⎥ － 1
⎦ 在关联矩阵中，
－ 1 表示由相关的变迁到库所 是逆向的，
1 表示由相关的变迁到库所是正向的，0 表示库所与变迁没有关联。通过 AX = 0，求出 X ，X 为该 TPN 模型的 S 不变量。计算该关联矩阵的秩为
图 1 技术测试流程
Ｒ( A ) = 9，小于关联矩阵的列数 12，因此方程 AX = 0 有无穷多个非零解，即该 TPN 模型的 S 不变量存在， 2． 2 基于时间 P e t r i 网的仿真模型
在对空间飞行器测试流程分析的基 础 上，根 据时间 P e t r i 网建模的原理和步骤，建立空间飞行 器测试 TPN 模型，如图 2 所示。
［11］
说明该 TPN 模型是可达的、有界的、活的
。
3 基于 F l e x s i m 的测试仿真
3． 1 模型运行环境的假设
为了使仿真模型能更好地运行，反映 整 个 系 统的全面运行情况，得到更为合理的仿真结果，对 仿真模型作如下假设:
( 1) 仿真时假设只有 1 套测试设备，1 套测试 操作人员;
( 2) 测试设备完成自检，性能良好，处于计量 有效期内，且测试设备在测试中不出现故障;
( 3) 假设初次测试时，设备已展开完毕; 操作 人员准备完毕待命，操作技能均为中等熟练程度;
( 4) 测试间准备好，电源、静电接地、桁吊、配 气、通风和消防等系统满足技术测试的要求。 图 2
测试 T PN 模型
模型中各库所及变迁的含义如表 1 所示。第一次工业革命
林心如霍建华结婚照3． 2 仿真模型的建立
根据 TPN 模型，将其中的托肯、库所、变迁和 表 1 库所、变迁的含义
有向弧分别用 F l e x s i m 软件中的发生器、储存器、 合成器和吸收器等代 替，建 立 F l e x s i m 仿 真 模 ［12 － 14］
，如图 3 所示。
型
在图 3 的仿真模型中，用暂存区表 示 空 间 飞 行器的贮存库，处理器表示测试设备，合成器表示 各分系统对接和清封仓，操作员表示操作人员，吸 收器表示测试完成待转运。 3． 3 仿真结果分析
根据图 3 所示的仿真模型，设置仿真参数: 分 系统 1、
2 和分系统
3 的出库时间均为 20 m i n ; 测 试设备 1、2、3 的测试时间为 20 m i n ; 对接、清封仓
的时间为 20 m i n ; 测试人员的运行速度为 2 m /
s 。 运行仿真模型，可得单个飞行器完成 测 试 的 时间为 107． 35 m i n ，与实际测试时间相符。
2． 3 模型的验证
根据图 2 构造的 TPN 模型，可得到该 TPN 模 型的关联矩阵 A 为
［10］
:
库所 含义
变迁 含义
P 1
人员待命 P 2 人员就位 P 3 分系统 1、2 待出库 P 4 分系统 3 待出库
P 5 分系统 1、
2 出库完毕 P 6
分系统 3 出库完毕
P 7 分系统 1、2 测试完毕 P 8 分系统 3 测试完毕 P 9 清封仓、
对接完毕 P 10
综合测试完毕
P 11
待转载
T 1
人员进入测试中心 T 2 分系统 1、2 出库
T 3 分系统 3 出库
T 4 分系统 1、2 测试 T 5 分系统 3 测试
T 6
清封仓、对接
T 7 综合测试 T 8 转运 T 9 撤收设备 T 10
人员重新就位
任凌云，等: 基于 TPNs 与 F l e x s i m 的空间飞行器测试流程仿真 第 36 卷 第 6 期
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图 3 技术测试 F l e x s i m 仿真模型
从仿真模型运行过程可知，测试设备 1、3 和 合成器的利用率较低，等待时间太长。这是因为 在测试中，测试设备 1、3 和合成器是由号手 1( 表 示一组号 手) 依 次 测 试 的，设备利用率较低。测 试设备 2 在完成分系统 3 的测试后，号手 2( 表示 一组号手) 又能返回继续对下个分系统 3 进行测
试。号手及设备的利用率如表 2 所示。 基础。 参考文献:
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［3］ 名称 空闲率 / % 利用率 / % 测试设备 1 测试设备 2 合成器 1 测试设备 3 号手 1 号手
2
64． 64 43． 57 69． 24 70． 85 0． 00 42． 78
34． 36 48． 20 26． 43 20． 05 100． 00 57． 22
［4］
［5］ 根据仿真结果分析可知在该模型下，号手和 设备的利用率较低，空置时间较多。在下一步建 立批次测试的仿真模型时，要根据测试设备数量 和号手工位设置，进行优化设计。
守合同重信用［6］
［7］ 4 结论
空间飞行器测试是其发射 准备时的主要工 ［8］ ［9］ 作，是保证其正常发射、飞行和完成任务的重要环 节。笔者根据某空间飞行器技术的流程，运用时 间 P e t r i 网，对其进行建模，并利用 P e t r i
网相关矩 阵的性质，验 证 了模型的有效性; 结 合 时 间 P e t r i 网建立的模型，用 F l e x s i m 对其进行了仿真，分析 仿真结果，出了现有测试流程在测试装备的利 用、人员工位的设计等方面的缺陷，为下一步设计 某空间飞行器批次测试和测试流程的优化奠定了
4
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Space V e h i c l e T es t P r ocess M o d e li n g and Simulating Based on TPN and F l e x s i m
ＲEN L i n g yun，S HAO J i an z ha o
A b s t r a c t:I n or der t o o pt i m i z e the spac e v e h i c l e t e s t i n g process，a TPN m o d e l of the sp ace v e h i c l e te st wa s es t a b li s h e d．Th e
m o d e l wa s v e r i f i e d by a n a l y s i s on r e l a t i o n a l m a t r i x of TPN m o d e l．Ba se d o
n th e TPN m o d e l，th e s i mu l a t i n g m o d e l of the sp ace v e- h i c l e test w as es t a b li s h e d u s i n g F l e x s i m s i mu l a t i n g so ftw a r e． By o p e r a t i n g the m o d e l and a n a l y z i n g the s i mu l a t i n g r es u l t，th e s i m- u l a t i n g m o d e l w as v e r i f i e d s u ccess fu ll y．The ut ili z a t i o n rate of te st e qu i pm e nt and teste r wa s a l so a n a l y z e d． It p r o v i d es the s upp o r t for o pt i m i za t i o n m o d e l of space v e h i c l e t e s t．
K e y wo r d s:space v e h i c l e;t ec hn o l og y te st; T PN;F l e x s i m;m o d e li n g and s i mu l a t i n g
ＲEN Li ng yu n:Postgraduate; Management L eag u e，A i r Force Command C o ll ege，B e iji n g100097，Ch i n a．
［编辑：王志全］( 上接第746 页)
An Data D i sse m i na t i o n Al go r i t hm Based on Pub li s h /Sub sc r i b e
f o r V e h i c u l a r Ad Hoc N e t w o r k s
WANG K e，YAN G W e i do n g，F EN G Linlin
A b s t r a c t: An e ff i c i e nt data d i sse m i n a t i o n a l go r i thm was p r o p ose d b ase d on Pub li s h/S ub sc r i b e for V e h i c u l a r Ad Hoc N e t-
w ork s ( VA N E T s)．F i r s t l y，th e l oca t i o n of no des wa s p r e d i c t e d u s i n g the h i s t o r y rec ord s in the road s i d e un i t．Then，the p r i o r i ty
l e v e l s of i nf o r m a t i o n in the cac he o f the r oa d s i d e unit were d e t e r m i n e d by the i nt eg r a t e d w e i g ht，wh i c h ga i n e d from the e ff ec t i v e
t i m es an d the n u mb er s of n o d es． L as t l y，th e h o p co unt s were li m i t e d u s i n g the d e n s i ty of v e h i c u l a r n o d es．The s i mu l a t i o n r es u l t s show that the a l go r i thm can s i g n i f i ca nt l y reduce the co p i es of i nf o r m a t i o n，d ec r ease s the t r a n s m i ss i o n d e l a y s and network l oa d s，and i n c r eases the succ ess r a t i o of data t r a n s m i ss i o n．
解救吾先生真实事件K e y wo r d s:v e h i c u l a r Ad Hoc networks; data d i sse m i n a t i o n;pub li s h and s ub sc r i b e
WANG K e:D oc t o r i a l C a nd i d a t e;Sc h oo l of Co m pute r Sc i e n ce and T ec hn o l og y，W U T，W uh a n430070，Ch i n a．
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