Reliability Evaluation of Small-sample Binary Systems Based on Relative Entropy Inheritance Factor

FENG Yunwen; LIANG Jiawen; GUO Shixi; CHEN Xianmin; XUE Xiaofeng

doi:10.12382/bgxb.2025.1067

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Reliability Evaluation of Small-sample Binary Systems Based on Relative Entropy Inheritance Factor

更新时间：2026-09-02

- Reliability Evaluation of Small-sample Binary Systems Based on Relative Entropy Inheritance Factor
- ACTA ARMAMENTARII Vol. 47, Issue 7, Pages: 251067(2026)
- 作者机构：
  
  1.西北工业大学航空学院，陕西西安 710072
  2.飞行器基础布局全国重点实验室，陕西西安 710072
  3.西安机电信息技术研究所，陕西西安 710065
  4.中国飞机强度研究所，陕西西安 710065
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2025.1067
  CLC： TB114.3
- Received：03 December 2025，
  
  Online First：23 July 2026，
  
  Published：31 July 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
冯蕴雯,梁佳文,郭世玺等.基于相对熵继承因子的小子样成败型系统可靠性评估[J].兵工学报,2026,47(07):251067.

FENG Yunwen,LIANG Jiawen,GUO Shixi,et al.Reliability Evaluation of Small-sample Binary Systems Based on Relative Entropy Inheritance Factor[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):251067.
冯蕴雯,梁佳文,郭世玺等.基于相对熵继承因子的小子样成败型系统可靠性评估[J].兵工学报,2026,47(07):251067. DOI： 10.12382/bgxb.2025.1067.

FENG Yunwen,LIANG Jiawen,GUO Shixi,et al.Reliability Evaluation of Small-sample Binary Systems Based on Relative Entropy Inheritance Factor[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):251067. DOI： 10.12382/bgxb.2025.1067.

摘要

在成败型系统小子样可靠性评估问题中，混合Beta先验Bayes法的继承因子取值依赖于专家经验与主观判断，影响了先验分布与可靠性评估结果的准确性。提出一种相对熵继承因子定量计算方法。通过分析先验样本和试验样本的概率分布差异与相似性边界条件，提出相对熵-卡方拟合继承因子（Relative Entropy-Chi-Square fitting Inheritance Factor， RE-CSIF）模型，实现了相对熵继承因子的定量计算。为了提升RE-CSIF模型的输入数据质量，构建包含数据清洗、数据折算、质量评价和数据融合的四阶段试验数据预处理框架，解决了试验数据质量评估问题。使用蒙特卡洛法验证所提方法的有效性，验证结果表明：相较于传统继承因子计算方法，在先验信息与实际试验样本可靠度水平十分接近时，RE-CSIF模型的可靠度估计精度提高17%，覆盖率置信度接近水平提高41%；在可靠度水平较为接近时，RE-CSIF模型的可靠度估计精度提高5.4%，覆盖率置信度接近水平提高7.9%。以某型引信系统可靠性试验数据为例进行方法应用分析，验证了所提方法的适用性。

Abstract

In the reliability evaluation of small-sample binary system， the inheritance factor in the hybrid Beta prior Bayesian method is determined by expert experience and subjective judgment， which affects the accuracy of the prior distribution and reliability evaluation results. A quantitative calculation method for the relative entropy inheritance factor is proposed. A relative entropy-chi-square fitting inheritance factor （RE-CSIF） model is proposed by analyzing the probability distribution differences and similarity boundary conditions of prior samples and test samples， which enables the quantitative calculation of relative entropy inheritance factor. To improve the input data quality of the RE-CSIF model， a four-stage test data preprocessing framework including data cleaning， data conversion， quality evaluation and data fusion is constructed to solve the problem of test data quality assessment. The effectiveness of the proposed method is verified through Monte Carlo simulation. Compared with traditional inheritance factor calculation methods， the RE-CSIF Method improves the accuracy of reliability estimation by 17% and the coverage confidence level by 41%when the reliability levels of prior information and actual test samples are highly consistent； and when the reliability levels are relatively close， it improves the accuracy of reliability estimation 5.4% and the coverage confidence level by 7.9%. The applicability of the proposed method is verified by taking the reliability test data of a fuze system as an example.

关键词

Keywords

references

ZENG Z G ， BARROS A ， COIT D . Dependent failure behavior modeling for risk and reliability： a systematic and critical literature review ［J］. Reliability Engineering and System Safety ， 2023 ， 239 ： 109515 .

史跃东，钱超，邵松世，等 . 基于改进生成函数的多元状态复杂系统可靠性重要度分析［J］. 兵工学报， 2025 ， 46 （ 5 ）： 240604 .

SHI Y D ， QIAN C ， SHAO S S ， et al . Importance analysis for multi-state complex system reliability based on improved generating function ［J］. Acta Armamentarii ， 2025 ， 46 （ 5 ）： 240604 . （in Chinese）

宁小磊，曾伟，赵新，等 . 导弹对空射击精度的小子样球概率误差检验方法［J］. 中国惯性技术学报， 2025 ， 33 （ 11 ）： 1156 - 1166 .

NING X L ， ZENG W ， ZHAO X ， et al . Spherical error probable test method for the hit accuracy of missile in air shooting with small sample size ［J］. Journal of Chinese Inertial Technology ， 2025 ， 33 （ 11 ）： 1156 - 1166 . （in Chinese）

WANG C ， QIU J ， LIU G J ， et al . Testability demonstration with component level data from virtual and physical tests ［J］. Proceedings of the Lnstitution of Mechanical Engineers ， Part C：Journal of Mechanical Engineering Science， 2015 ， 229 （ 2 ）： 265 - 272 .

罗剑武，葛智君，陈克澎 . 复杂系统可靠性评估方法研究综述［J］. 电子产品可靠性与环境试验， 2023 ， 41 （ 6 ）： 122 - 130 .

LUO J W ， GE Z J ， CHEN K P . Review of reliability assessment methods for complex systems ［J］. Electronic Product Reliability and Environmental Testing ， 2023 ， 41 （ 6 ）： 122 - 130 . （in Chinese）

WANG Y C ， YANG B Q ， MA J . Bayesian prediction of aerospace system mission reliability with hierarchical and multi-fidelity test data fusion ［J］. Reliability Engineering and System Safety ， 2025 ， 267 ： 111844 .

张红勇，王利 . 基于多源信息融合的引信可靠性评估方法研究［J］. 计算机测量与控制， 2024 ， 32 （ 5 ）： 312 - 317，333 .

ZHANG H Y ， WANG L . Research on reliability evaluation method for fuse based on multi-source information fusion ［J］ Computer Measurement & Control ， 2024 ， 32 （ 5 ）： 312 - 317，333 . （in Chinese）

张文杰，杨华波，张士峰 . 基于Bayes混合验前分布的成败型产品可靠性评估［J］. 兵工学报， 2016 ， 37 （ 3 ）： 505 - 511 .

ZHANG W J ， YANG H B ， ZHANG S F . Reliability assessment for device with only safe-or-failure pattern based on Bayesian hyprid prior approach ［J］. Acta Armamentarii ， 2016 ， 37 （ 3 ）： 505 - 511 . （in Chinese）

DING W Z ， BAI X ， WANG Q W ， et al . A truncated test scheme design method for success-failure in-orbit tests ［J］. Reliability Engineering and System Safety ， 2024 ， 243 ： 109782 .

雷华金，马芳云，王文胜，等 . 基于继承因子的飞机弹射救生座椅可靠性Bayes评估［J］. 南京航空航天大学学报， 2017 ， 49 （ 2 ）： 264 - 268 .

LEI H J ， MA F Y ， WANG W S ， et al . Bayesian method for reliability assessment of life-saving ejection seat of fighter plane based on inheritance factor ［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ， 2017 ， 49 （ 2 ）： 264 - 268 . （in Chinese）

王博，蒋平，郭波 . 基于多源信息融合的航天阀门可靠性评估［J］. 兵工学报， 2022 ， 43 （ 1 ）： 199 - 206 .

WANG B ， JIANG P ， GUO B . Reliability evaluation of aerospace valves based on multi-source information fusion ［J］. Acta Armamentarii ， 2022 ， 43 （ 1 ）： 199 - 206 . （in Chinese）

ZOH R S ， WILSON A G ， WIEL S V ， et al . The negative log-gamma prior distribution for bayesian assessment of system reliability ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part O： Journal of Risk and Reliability ， 2018 ， 232 （ 3 ）： 308 - 319 .

LEONI L ， BAHOOTOROODY F ， KHALAJ S ， et al . Bayesian estimation for reliability engineering： addressing the influence of prior choice ［J］. International Journal of Environmental Research and Public Health ， 2021 ， 18 （ 7 ）： 3349 .

史贤俊，王康，韩旭，等 . 基于层次Bayesian网络及后验风险准则的故障样本量确定方法［J］. 兵工学报， 2019 ， 40 （ 1 ）： 171 - 181 .

SHI J X ， WANG K ， HAN X ， et al . Method for determining fault sample size based on hierarchical bayesian network and posterior risk criteria ［J］. Acta Armamentarii ， 2019 ， 40 （ 1 ）： 171 - 181 . （in Chinese）

冯蕴雯，杨容霁，薛小锋，等 . 基于反馈近似损伤的振动加速激励设计方法［J］. 兵工学报， 2025 ， 46 （ 2 ）： 240138 .

FENG Y W ， YANG R J ， XUE X F ， et al . A design method of vibration accelerated excitation based on feedback approximate damage ［J］. Acta Armamentarii ， 2025 ， 46 （ 2 ）： 240138 . （in Chinese）

王海朋，段富海 . 复杂不确定系统可靠性分析的贝叶斯网络方法［J］. 兵工学报， 2020 ， 41 （ 1 ）： 171 - 182 .

WANG H P ， DUAN F H . Bayesian network method for reliability analysis of complex uncertainty systems ［J］. Acta Armamentarii ， 2020 ， 41 （ 1 ）： 171 - 182 . （in Chinese）

KIM B U ， GOODMAN D ， LI M Y ， et al . Improved reliability-based decision support methodology applicable in system-level failure diagnosis and prognosis ［J］. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems ， 2014 ， 50 （ 4 ）： 2630 - 2641 .

沈恒龙，罗平，杨子亮，等 . 基于CMSR法的成败型串联系统可靠性综合评估方法研究［J］. 环境技术， 2023 ， 41 （ 7 ）： 58 - 63 .

SHEN H L ， LUO P ， YANG Z L ， et al . Comprehensive evaluation of work reliability of success or failure equipment ［J］. Environmental Technology ， 2023 ， 41 （ 7 ）： 58 - 63 . （in Chinese）

KAMIŃSKI M ， BREDOW R . On application of the relative entropy concept in reliability assessment of some engineering cable structures ［J］. Computers & Structures ， 2024 ， 305 ： 107560 .

赵勇，刘建新，牛青坡 . 基于混合Beta先验分布的成败型产品的可靠性评估［J］. 航空兵器， 2014 （ 6 ）： 59 - 61 .

ZHAO Y ， LIU J X ， NIU Q P . Reliability evaluation based on mixed beta priori distribution in binomial case ［J］. Aero Weaponry ， 2014 （ 6 ）： 59 - 61 . （in Chinese）

ZHOU C ， XU D ， WANG Z Y . Conversion and fusion method of multi-source and different populations maintainability prior data ［J］. Heliyon ， 2023 ， 9 （ 11 ）： e21208 .

KANAMORI T ， FUJISSAWA H . Affine invariant divergences associated with proper composite scoring rules and their applications ［J］. Bernoulli ， 2014 ， 20 （ 4 ）： 2278 - 2304 .

LIN H M ， ZHANG R Q ， TONG T J . When tukey meets Chauvenet： a new boxplot criterion for outlier detection ［J］. Journal of Computational and Graphical Statistics ， 2026 ， 35 （ 1/2 ）： 198 - 211 .

黄迎春，牟鑫明 . 指挥信息系统应用层攻击效能模糊综合评估方法［J］. 兵工学报， 2020 ， 41 （ 5 ）： 932 - 940 .

HUANG Y C ， MOU X M . A fuzzy comprehensive evaluation method for attack effectiveness of the application layer of command information system ［J］. Acta Armamentarii ， 2020 ， 41 （ 5 ）： 932 - 940 . （in Chinese）

Views

下载量

CNKI被引量

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Research on Reliability Evaluation Method of Underwater Vehicle Based on Physical Equivalent Prior and Dynamic Conflict Adaptive Deviation Correction

Storage and Computation of Markov Reliability Model for Large-scale Phased-mission System

Evaluation of Target Circuit Realized on Embryonics Array with Faulty Cells

Reliability Evaluation Based on Hierarchical Bootstrap Maximum Entropy Method

Development Trends in Rapid and Agile Fabrication of Structural Components for Heterogeneously Integrated Special Vehicle

Related Author

XUE Xiaofeng

CHEN Xianmin

GUO Shixi

LIANG Jiawen

FENG Yunwen

GAO Yuan

YE Jianhong

ZHANG Yinan

Related Institution

西北工业大学航空学院

飞行棋基础布局全国重点实验室

西安机电信息技术研究所

中国飞机强度研究所

Postal code：100089
Tel：010-68963060/68962718 Fax：010-68963025 Email：bgxb@cos.org.cn
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备05059581号-4 京公网安备11010802024360号
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
Total Visits：272755 Visits Today：1109 Online Users：9

⁰