[發(fā)明專(zhuān)利]基于體系結(jié)構(gòu)的中央控制單元軟件可靠性預(yù)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310225419.6
• 申請(qǐng)日: 2023-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116224873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙強(qiáng);王長(zhǎng)虹;李鋒;邢海英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 田春梅

本發(fā)明涉及一種基于體系結(jié)構(gòu)的中央控制單元軟件可靠性預(yù)計(jì)方法，包括步驟：對(duì)中央控制單元軟件進(jìn)行軟件功能分解，獲得軟件模塊；建立軟件功能流程圖，并對(duì)軟件模塊之間的交互關(guān)系以及軟件模塊的使用方式進(jìn)行建模，最終建立軟件的體系結(jié)構(gòu)；獲取體系結(jié)構(gòu)中各軟件模塊的單個(gè)模塊可靠度以及模塊之間的轉(zhuǎn)移概率；使用Markov過(guò)程模型對(duì)軟件的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性建模，構(gòu)造成功轉(zhuǎn)移概率矩陣，計(jì)算中央控制單元軟件的可靠性。本發(fā)明在分析CCU軟件的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用軟件模塊的執(zhí)行特點(diǎn)、模塊之間的相互作用關(guān)系建立軟件模塊與軟件系統(tǒng)之間的可靠性關(guān)系模型，以達(dá)到利用軟件模塊的可靠性對(duì)CCU軟件的可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軟件可靠性分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于體系結(jié)構(gòu)的中央控制單元軟件可靠性預(yù)計(jì)方法。

背景技術(shù)

列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Train?Control?Management?System，TCMS)是動(dòng)車(chē)組、城市軌道車(chē)輛的重要系統(tǒng)之一，同時(shí)作為對(duì)全車(chē)的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行控制、監(jiān)視、故障診斷的核心，其運(yùn)行可靠性是保證車(chē)輛安全運(yùn)行的決定性因素。

隨著軌道列車(chē)智能化水平和運(yùn)行速度的不斷提升，TCMS執(zhí)行的控制管理和安全監(jiān)控功能隨之增加，而且更多的功能通過(guò)集成度高的嵌入式軟件系統(tǒng)執(zhí)行完成，這對(duì)TCMS軟件設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因此，軌道車(chē)輛采購(gòu)方在采購(gòu)技術(shù)要求中對(duì)車(chē)輛制造商中TCMS的系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提出了可靠性指標(biāo)要求，特別強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)切實(shí)可行的可靠性建模方法，在完成TCMS軟件可靠性建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件可靠性預(yù)計(jì)，從而充分保證TCMS軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)達(dá)到軟件可靠性指標(biāo)要求。

中央控制單元(Center?Control?Unit，CCU)作為T(mén)CMS與列車(chē)其他各子系統(tǒng)(牽引、制動(dòng)、輔助供電等)進(jìn)行通信控制的核心關(guān)鍵部件，承載著整個(gè)TCMS最為重要的控制管理和安全監(jiān)控通信功能，其運(yùn)行可靠性直接影響整個(gè)TCMS乃至整列車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全可靠性。但是現(xiàn)有技術(shù)中缺少對(duì)CCU軟件進(jìn)行切實(shí)可行的可靠性預(yù)計(jì)的方法，導(dǎo)致難以滿(mǎn)足CCU軟件的可靠性指標(biāo)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是以TCMS中央控制單元軟件為對(duì)象，提供一種基于體系結(jié)構(gòu)的中央控制單元軟件可靠性預(yù)計(jì)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種基于體系結(jié)構(gòu)的中央控制單元軟件可靠性預(yù)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對(duì)TCMS的中央控制單元軟件進(jìn)行軟件分解，獲得構(gòu)成中央控制單元軟件的軟件模塊；

(2)建立軟件功能流程圖，并對(duì)軟件模塊之間的交互關(guān)系以及軟件模塊的使用方式進(jìn)行建模，最終建立中央控制單元軟件的體系結(jié)構(gòu)；

(3)獲取中央控制單元軟件的體系結(jié)構(gòu)中每一個(gè)軟件模塊的單個(gè)模塊可靠度以及各軟件模塊之間的轉(zhuǎn)移概率；

(4)使用Markov過(guò)程模型對(duì)中央控制單元軟件的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性建模，并構(gòu)造成功轉(zhuǎn)移概率矩陣，根據(jù)下式計(jì)算中央控制單元軟件的可靠性R：

其中，R_Cn為第n個(gè)軟件模塊的單個(gè)模塊可靠度，I為n×n的單位矩陣，M為成功轉(zhuǎn)移概率矩陣，E為矩陣I-M去掉第n行和第一列后的(n-1)×(n-1)矩陣，|·|表示取方陣的行列式。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明以TCMS中央控制單元軟件為對(duì)象，提供了一種基于體系結(jié)構(gòu)的中央控制單元軟件可靠性預(yù)計(jì)方法，該方法在分析TCMS中央控制單元軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用軟件模塊的執(zhí)行特點(diǎn)、模塊之間的相互作用關(guān)系建立軟件模塊與軟件系統(tǒng)之間的可靠性關(guān)系模型，以達(dá)到利用軟件模塊的可靠性對(duì)TCMS中央控制單元軟件系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)的目的。

附圖說(shuō)明