考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，包括：构建由软硬件子系统和光纤传输链路组成的软件密集型系统结构图，根据所述结构图生成GO图模型；根据所述GO图模型确定存在退化叠加效应组合的故障阈值，并根据所述故障阈值得到具有退化叠加效应的组件可用度；根据所述GO图模型中光纤链路参数，建立光功率损耗模型，确定光功率传输损耗的概率密度函数，根据所述概率密度函数，得到信号流传输的可用度；根据所述具有退化叠加效应的组件可用度和信号流传输的可用度对所述软件密集型系统进行可靠性分析。本发明专利技术在对系统进行可靠性分析时，考虑了退化叠加效应和数据传输损耗，可显著提高系统可靠性预测精度。预测精度。预测精度。

【技术实现步骤摘要】
考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法


[0001]本专利技术涉及系统可靠性分析
，特别涉及一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法。

技术介绍

[0002]采用光纤传输的软件密集型系统包含密集的软件子系统和硬件子系统，通过对复杂的硬件及软件进行封装，并由光纤链路连接各个子系统进行数据和指令传输来实现系统功能。当硬件、软件以及传输链路任一发生故障时，都有可能引起系统失效。
[0003]因此，目前现有技术主要通过软硬件结合，对系统的可靠性进行评价。
[0004]但对于有依赖关系的组件间还存在退化叠加效应，即当其同时处于退化状态时，高优先级组件将故障传播给低优先级组件，破坏性将会不断累积，当叠加达到故障阈值时，导致处于退化状态的组件提前达到故障状态。
[0005]此外，光纤通信作为软件密集型系统一种典型的数据传输方式，其传输的光功率直接决定着传输任务的顺利展开。光功率衰减包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接接头所引入的衰减总和。
[0006]因此，单一的依靠软硬件并不能精确的对系统进行可靠性分析，而如何综合考虑退化叠加效应和数据传输损耗对其进行可靠性评价，以保证信息传输和系统功能实现的可靠性和可持续性，具有更强的现实意义。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种至少解决上述部分技术问题的软件密集型系统可靠性分析方法，该方法在软硬件结合的基础上，综合考虑了其间存在的退化叠加效应和数据传输损耗，显著提高了软件密集型系统的可靠性预测精度。
[0008]具体的，本专利技术通过如下方案实现：
[0009]一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，包括：
[0010]构建由软硬子系统和光纤传输链路组成的软件密集型系统结构图，根据所述结构图生成GO图模型；
[0011]根据所述GO图模型确定存在退化叠加效应组合的故障阈值，并根据所述故障阈值得到具有退化叠加效应的组件可用度；
[0012]根据所述GO图模型中光纤链路参数，建立光功率损耗模型，确定光功率传输损耗的概率密度函数，根据所述概率密度函数，得到信号流传输的可用度；
[0013]根据所述具有退化叠加效应的组件可用度和信号流传输的可用度对所述软件密集型系统进行可靠性分析。
[0014]作为优选，根据所述软件密集型系统中各组件的故障模式、软硬间的绑定关系、软硬间故障传播和转化行为、存在退化叠加效应的组件和存在传输损耗的信号流，确定系统组成框和信号流，根据所述系统组成框和信号流生成系统结构图。
[0015]作为优选，根据所述结构图按如下方法生成GO图模型，包括，
[0016]将具有退化叠加效应的硬件组件和软件组件表示为类型29操作符，具有数据传输损耗的信号流表示为类型1操作符，其余组件选择功能GO操作符，逻辑关系选择逻辑GO操作符。
[0017]作为优选，所述具有退化叠加效应的组件可用度通过如下公式获得：
[0018][0019]式中，表示组件可用度；
[0020]、分别表示输入处于正常运行状态和退化状态概率；、，分别表示组件自身C处于正常运行状态和退化状态概率；
[0021]表示组件输出正常运行状态0的概率；
[0022]表示组件输出退化运行状态1的概率；
[0023]表示存在退化叠加效应的组件处于退化运行状态的瞬时概率。
[0024]作为优选，所述故障阈值为常数时，包含退化叠加效应的组件处于退化状态的瞬时概率表达式为：
[0025][0026]式中，示积分变量，满足；
[0027]T表示退化状态的停留时间，是一个随参数呈指数分布的连续时间随机变量；
[0028]表示故障阈值，是一个常数；
[0029]表示组件从正常工作状态到退化状态的故障率；
[0030]表示组件在时间间隔内，组件从正常工作状态到退化状态的转移概率。
[0031]作为优选，所述故障阈值为随机变量时，包含退化叠加效应的组件处于退化状态的瞬时概率表达式为：
[0032][0033]式中，示积分变量，满足，
[0034]故障阈值为随机变量，是故障阈值的分布函数，。
[0035]作为优选，所述故障阈值同时存在常数和随机变量时，在不失一般性的情况下，假设退化累积阈值为常数，为具有独立分布函数的随机变量，包含退化叠加效应的组件处于退化状态的瞬时概率表达式为：
[0036][0037]式中，示积分变量，表示故障阈值，是一个常数，表示故障阈值，为随机变量，是故障阈值的分布函数
[0038]作为优选，所述故障阈值考虑常数、随机变量和常数与随机变量混合三种阈值类型。
[0039]作为优选，所述光功率损耗模型为：
[0040][0041]式中，P表示光纤链路损耗光功率；
[0042]表示不同波长下损耗系数；
[0043]L表示光纤传输距离；
[0044]表示光纤熔接接头损耗；
[0045]表示熔接接头个数；
[0046]表示光纤活动连接器损耗；
[0047]表示光纤活动连接器个数；
[0048]表示光纤链路损耗富余度。
[0049]作为优选，当光纤传输距离的随机分布服从正态分布时，所述光功率传输损耗的概率密度函数的表达式为：
[0050][0051]式中，表示正态分布的均值，表示正态分布的方差。
[0052]作为优选，所述信号流传输的可用度，表达式如下：
[0053]。
[0054]经上所知，本专利技术实施例公开了一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，与现有技术相比，本专利技术综合考虑退化叠加效应和数据传输损耗，构建了系统结构图和GO图模型，并在此基础上，提出了具有退化叠加效应的组件可用度和信号流传
输的可用度的获取方法。
[0055]本专利技术基于退化叠加效应和数据传输损耗对软件密集型系统进行可靠性评价的方法，可显著提高系统可靠性预测精度。
[0056]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0057]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0058]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0059]图1为本专利技术软件密集型系统可靠性分析方法流程图；
[0060]图2为本专利技术中米波十米波射电日像仪系统工作原理结构图；
[0061]图3为本专利技术中米波十米波射电日像仪系统F
‑
Engine单元、X
‑
Engine单元结构图；
[0062本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，其特征在于，包括：构建由软硬子系统和光纤传输链路组成的软件密集型系统结构图，根据所述系统结构图生成GO图模型；根据所述GO图模型确定存在退化叠加效应组合的故障阈值，并根据所述故障阈值得到具有退化叠加效应的组件可用度；根据所述GO图模型中光纤链路参数，建立光功率损耗模型，确定光功率传输损耗的概率密度函数，根据所述概率密度函数，得到信号流传输的可用度；根据所述具有退化叠加效应的组件可用度和信号流传输的可用度对所述软件密集型系统进行可靠性分析。2.根据权利要求1所述的一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，其特征在于，根据待分析的所述软件密集型系统中各组件的故障模式、软硬间的绑定关系、软硬间故障传播和转化行为、存在退化叠加效应的组件和存在传输损耗的信号流，确定系统组成框和信号流，根据所述系统组成框和信号流生成系统结构图。3.根据权利要求1或2所述的一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，其特征在于，根据所述系统结构图按如下方法生成GO图模型，包括，将具有退化叠加效应的硬件组件和软件组件表示为类型29操作符，具有数据传输损耗的信号流表示为类型1操作符，其余组件选择功能GO操作符，逻辑关系选择逻辑GO操作符。4.根据权利要求1所述的一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，其特征在于，所述具有退化叠加效应的组件可用度通过如下公式获得：；式中，表示组件可用度；、分别表示输入处于正常运行状态和退化状态概率；、，分别表示组件自身C处于正常运行状态和退化状态概率；表示组件输出正常运行状态0的概率；表示组件输出退化运行状态1的概率；表示存在退化叠加效应的组件处于退化运行状态的瞬时概率。5.根据权利要求1或4所述的一种考虑光纤传输和退化叠加的软件密集系统可靠性分析方法，其特征在于，所述故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊枭剑，许晨浩，刘树林，方晓彤，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：