多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法技术方案

一种多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，属于可靠度分配技术领域。本发明专利技术针对现有舰船电子信息系统可靠性分配方法以单一的可靠度约束为目标，不能兼顾成本与多任务需求，造成分配结果与产品设计脱节的问题。包括：基于成本系数定义成本函数；再以系统总费用最小为目标，建立目标函数；再结合单元可靠度约束条件和舰船电子信息系统任务可靠度约束条件建立系统初始可靠性分配模型；再利用任务可靠度公式生成模块得到不同任务组的任务可靠度分配值计算公式，进而得到最终可靠性分配模型；采用PSO

【技术实现步骤摘要】
多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法


[0001]本专利技术涉及多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，属于可靠度分配


技术介绍

[0002]AADL(Architecture Analysis&Design Language，架构分析和设计语言)是MBSE方法的建模工具。AADL主要针对嵌入式系统工程的建模，对应用软件以及计算机平台架构都有比较精确的描述。在AADL的基本元素当中，硬件与软件被抽象成不同的组件，这些组件之间以接口或者互相调用的方式来实现组件之间的通信。AADL错误附件能够对系统当中组件内部的故障传播规律，以及组件之间的传播规律进行全面精确的描述。
[0003]可靠性分配是指将系统或产品的可靠性目标分配给各个组成部分或子系统，以确保系统或产品整体满足可靠性要求的技术。对于一般简单系统，比例组合法、评分分配方法及考虑重要度和复杂度的分配法等都是常见的分配方法。然而由于舰船电子信息系统的可靠性指标与资源之间存在权衡关系，解决系统的可靠性模型和目标函数与约束条件之间的函数关系问题需要进行复杂的求解过程。系统可靠性的优化分配问题是一个NP问题，传统的可靠性求解方法难以获得满意的结果。智能算法的引入为可靠性分配开辟了新的思路，并且逐渐成为有约束条件可靠性分配的主流。
[0004]可重构舰船电子信息系统采用“任务
‑
功能
‑
资源”三个层级构成的任务组织结构，在运行过程中基于功能软件化和一体化集成的思想组织运行流程，通过提供资源集中管控及功能动态分配策略，支持根据任务需求和作战系统运行状态开展任务系统的动态重构。因此，可重构舰船电子信息系统任务组成结构具有显著的多层级动态特征，而现有的可靠性分配方法缺乏针对动态多任务系统的可靠性分配机制。因此迫切需要一种基于针对于新型架构的舰船电子信息系统多任务下的可靠性分配方法，实现多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配，满足动态多任务系统的可靠性分配需求。

技术实现思路

[0005]针对现有舰船电子信息系统可靠性分配方法以单一的可靠度约束为目标，不能兼顾成本与多任务需求，造成分配结果与产品设计脱节的问题，本专利技术提供一种多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法。
[0006]本专利技术的一种多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，包括，
[0007]基于舰船电子信息系统中每个组件的单元可靠度、技术可行度、重要度、单元可靠度约束上限和成本系数定义成本函数；基于每个组件的成本函数，以系统总费用最小为目标，建立目标函数；再结合单元可靠度约束条件和舰船电子信息系统任务可靠度约束条件建立系统初始可靠性分配模型；
[0008]将舰船电子信息系统中所有组件采用AADL建模工具进行描述，得到所有组件的AADL模型文件；将所有组件分为对空任务组、对水下任务组和对陆任务组，读取所有组件的
AADL模型文件，利用任务可靠度公式生成模块基于每个任务组中各组件的串行或并行关系，得到不同任务组的任务可靠度分配值计算公式，再对初始可靠性分配模型变形，得到最终可靠性分配模型；
[0009]采用PSO
‑
DE混和优化算法求解最终可靠性分配模型，得到每个组件的单元可靠度分配值。
[0010]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，定义第i个组件的成本系数为k
i
：
[0011][0012]式中C
i
为第i个组件的费用，为系统总费用；n为组件的总个数。
[0013]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，定义第i个组件的费用C
i
的成本函数为C
i
(R
i
,f
i
,cr
i
,R
imax
,k
i
)：
[0014][0015]式中R
i
为第i个组件的单元可靠度，f
i
为第i个组件的技术可行度，cr
i
为第i个组件的重要度，R
imax
为第i个组件的单元可靠度约束上限。
[0016]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，定义系统总费用为C，则目标函数为：
[0017][0018]将公式(2)代入公式(3)变形后，得到目标函数为：
[0019][0020]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，第i个组件的单元可靠度约束条件为：
[0021]R
imin
≤R
i
≤R
imax
，(5)
[0022]式中R
imin
为第i个组件的单元可靠度约束下限；
[0023]任务可靠度约束条件为：
[0024][0025]式中R
mj
为第j组任务组的任务可靠度分配值，为第j组任务组的任务可靠度目标值。
[0026]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，系统初始可靠性分配模型为：
[0027][0028]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，利用任务可靠度公式生成模块得到不同任务组任务可靠度分配值计算公式的方法为：
[0029]依次读取每个任务组的所有组件，每读取当前组件后，分别判断当前组件与所有已读取组件的关系，包括串行关系或并行关系；从而确定每个任务组中所有组件的相互关系；再根据所有组件的相互关系建立不同任务组任务可靠度分配值计算公式。
[0030]根据本专利技术的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，当j＝1，2，3，n＝21；R
m1
为对空任务组的任务可靠度分配值、R
m2
为对水下任务组的任务可靠度分配值，R
m3
为对陆任务组的任务可靠度分配值，则不同任务组任务可靠度分配值计算公式为：
[0031][0032][0033][0034]其中R1对应的组件为光频设备，R2对应的组件为射频集成设备，R3对应的组件为计算服务设备1，R4对应的组件为计算服务设备5，R5对应的组件为计算服务设备2，R6对应的组件为计算服务设备6，R7对应的组件为计算服务设备3，R8对应的组件为计算服务设备7，R9对应的组件为计算服务设备4，R
10
对应的计算服务设备8，R
11
对应的组件为显示设备，R
12
对应的组件为远程防空装备，R
13
对应的组件为近程防空装备，R
14
对应的组件为电子干扰，R
15
对应的组件为声纳，R
16
对应的组件为鱼雷，R
17
对应的组件为对水下防御武器，R
18
对应的组件为对陆近程武器，R
19
对应的组件为对陆远程武器，R
20
对应的组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，其特征在于包括，基于舰船电子信息系统中每个组件的单元可靠度、技术可行度、重要度、单元可靠度约束上限和成本系数定义成本函数；基于每个组件的成本函数，以系统总费用最小为目标，建立目标函数；再结合单元可靠度约束条件和舰船电子信息系统任务可靠度约束条件建立系统初始可靠性分配模型；将舰船电子信息系统中所有组件采用AADL建模工具进行描述，得到所有组件的AADL模型文件；将所有组件分为对空任务组、对水下任务组和对陆任务组，读取所有组件的AADL模型文件，利用任务可靠度公式生成模块基于每个任务组中各组件的串行或并行关系，得到不同任务组的任务可靠度分配值计算公式，再对初始可靠性分配模型变形，得到最终可靠性分配模型；采用PSO
‑
DE混和优化算法求解最终可靠性分配模型，得到每个组件的单元可靠度分配值。2.根据权利要求1所述的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，其特征在于，定义第i个组件的成本系数为k
i
：式中C
i
为第i个组件的费用，为系统总费用；n为组件的总个数。3.根据权利要求2所述的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，其特征在于，定义第i个组件的费用C
i
的成本函数为C
i
(R
i
,f
i
,cr
i
,R
imax
,k
i
)：式中R
i
为第i个组件的单元可靠度，f
i
为第i个组件的技术可行度，cr
i
为第i个组件的重要度，R
imax
为第i个组件的单元可靠度约束上限。4.根据权利要求3所述的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，其特征在于，定义系统总费用为C，则目标函数为：将公式(2)代入公式(3)变形后，得到目标函数为：5.根据权利要求4所述的多任务下的舰船电子信息系统可靠性分配方法，其特征在于，第i个组件的单元可靠度约束条件为：R
imin
≤R
i
≤R
imax
，(5)式中R
imin
为第i个组件的单元可靠度约束下限；任务可靠度约束条件为：式中R
mj
为第j组任务组的任务可靠度分配值，为第j组任务组的任务可靠度目标值。
6.根据权利要求5所述的多任务下的舰船电子信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨京礼，方晓彤，段晨希，黄宇翔，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：