[發明專利]動態重構系統故障重構過程的任務可靠性建模方法

有效

• 申請號: 201310646577.5
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103632005B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 侯晨光
• 申請（專利權）人: 中國航空綜合技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于可靠性技術領域，涉及一種動態重構系統故障重構過程的任務可靠性建模方法。

背景技術

伴隨著數字技術、微電子技術、計算機技術和信息處理技術的迅猛發展，航空武器裝備的結構、功能日趨復雜。新一代綜合航空電子系統大量采用以微電子器件為基礎的外場可更換模塊（LRM）,實現了模塊化和通用化；通過功能分區簡化了系統結構，實現了綜合化；在模塊化和綜合化的基礎上結合高速數據總線，實現了功能重構。功能重構是新一代綜合航空電子系統的重要特征，通過功能重構，使系統發生故障時性能緩慢降級，最大限度地保證任務完成和系統安全。

大量新技術、新理念的應用，使航空電子系統變得空前復雜。系統越復雜，越容易隱藏潛在的設計缺陷，其可靠性問題也就越受到重視。對于航空電子系統一類的復雜系統來說，任務可靠性比基本可靠性更能反映系統的可靠性水平。因此，建立復雜系統的任務可靠性模型并進行分析，盡早發現薄弱環節從而指導改進，是系統設計過程中的重要工作之一。

在可靠性建模技術方面，國內外學者做了大量的研究，并對一系列可靠性建模方法進行了探索，如可靠性框圖、網絡圖、馬爾可夫模型等等，但是這些方法在用于復雜系統的可靠性建模時均存在這樣或那樣的困難?？煽啃钥驁D是用方框表示的各組成部分的故障和它們的故障如何導致產品故障的邏輯圖，采用串聯、并聯、表決等基本形式的組合表述系統各組成部分之間的功能關系，但是可靠性框圖無法描述各組成單元之間的復雜動態邏輯關系。網絡圖在本質上同可靠性框圖是等價的，兩者可以互相轉換。連續時間馬爾可夫模型（CTMC）是分析容錯系統常用的方法，也可用于重構系統的可靠性分析。但是狀態爆炸是采用馬爾可夫建模面臨的最大困難，以一個四模塊組成的兩態系統為例，其狀態已達24=16種，因此不適用于規模較大系統的建模。

Petri網是Carl?Adam?Petri于1962年在他的博士論文<<用自動機通信>>中作為網狀結構的信息流首次提出的用來模擬通信系統的一種模型，它以研究模型系統的組織結構和動態行為為目標，著眼于系統中可能發生的各種狀態變化以及變化之間的關系。由于Petri網建模方法具有直觀、形象等優點，又具有良好的數學性質，可以較好地描述復雜系統中常見的同步、并發、沖突、資源共享等現象。

發明內容

本發明的目的是提出一種適用于規模較大系統的建模的動態重構系統故障重構過程的任務可靠性建模方法。本發明的技術解決方案是：

（一）對Petri網進行擴展

Petri網定義：三元組N＝(P,T;F)若滿足以下條件，則稱為Petri網，簡稱網：

1)網非空P∪T≠Φ

2)二元性P∩T＝Φ

3)流元素只存在于P和T之間，只能從P→T或T→P，不允許P→P或T→T；

4)沒有孤立元素dom(F)∪cod(F)＝P∪T，

其中P是位置的集合，T是變遷的集合，F為流關系，P∩T＝Φ為空集。

排隊隨機Petri網定義：一個排隊隨機Petri網是一個七元組QSPN=(P,T,F,W,Q,λ,pri)，其中：

1)P與Petri網定義相同；

2)F流關系；

3)QSPN中的標記帶有屬性；

4)W為弧權函數，選擇輸入/輸出標記的類型，并改變標記的屬性；

5)T為變遷的集合，

T＝T_d∪T_i∪T_e,T_d∩T_i∩T_e＝Φ；

當同時有瞬時變遷、確定變遷和指數變遷滿足發生條件時，他們發生的優先級次序為：T_i>T_d>T_e；

其中，Td為確定變遷集合、Ti為瞬時變遷集合、Te為指數變遷集合。

6)Q為排隊網集合；

7)λ是與指數變遷相關聯的平均變遷實施速率集合，λ＝{λ₁,λ₂,…λ_k}；

pri＝T_i→R為自然數，表示瞬時變遷的優先級關系，優先級高的變遷具有優先發生權。

（二）任務可靠性建模方法

1）事件的描述