【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空装备，具体涉及一种基于sbdd的航空装备任务安全性建模与评估方法。
技术介绍
1、随着航空技术的快速发展，航空应用领域和任务场景日益多样，系统交联、结构复杂的新型装备执行任务需要更为可靠的安全保证。但在实际应用中，由于设计阶段装备无法遍历未来可能的全部任务场景，对任务的复杂性估计不足，导致其在特定任务环境下产生安全失效甚至是灾难性事故。此外，即使是符合设计安全标准的航空装备，在遂行任务时由于外部环境、人员保障水平等客观限制，也会出现“水土不服”，暴露出很多意料之外的风险隐患。究其原因，在于航空装备安全性与其承担的作战任务之间结合松散，任务对安全性设计的牵引和约束不到位。若任务失败，保安全就失去意义；若安全无法保证，任务也难以实现。因此，对于以任务成功为核心收益的航空活动来说，保证安全底线的根本是保证任务约束下的航空装备系统安全。
2、现有的系统安全性评估技术，无论是静态还是动态，遵循将安全性作为质量特性嵌入装备研制过程的思路，围绕安全问题解决安全问题。但是在表达任务与安全性的交互关系、任务场景对安全性发挥的约束作用上都相对不足。这些方法目前尚没有将任务作为独立的安全设计边界和权衡指标进行充分考虑，没有建立任务安全性的概念体系，也没有构建基于任务模型的安全系统工程理论和方法体系框架，缺乏任务安全性的指标度量、量化分析、设计分配、考核验证工具方法，也缺乏面向任务的安全性设计与优化实践。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供基于sbd
2、基于上述技术思路，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供一种基于sbdd的航空装备任务安全性建模与评估方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立基于任务-能力-结构的分析框架；
5、步骤2：在分析框架的基础上，引入区间数和任务逻辑关系改进顺序二元决策图，依照任务逻辑关系-dft-sbdd的转换逻辑完成任务系统的建模；
6、步骤201：任务逻辑-dft的转换；
7、步骤202：dft-sbdd的转换；
8、步骤3：基于步骤2建立的任务系统模型，进行航空装备任务安全性评估，包括在任务系统下的任务安全度计算和关键阶段任务识别；
9、步骤301：航空装备在子任务系统下的任务安全度表达；
10、步骤302：航空装备在任务系统下的任务安全度计算；
11、步骤303：关键阶段任务识别。
12、在上述技术方案的步骤1中任务-能力-结构的分析框架表达式如下：
13、gm-fs＝(ms,{gfs},fm-m,fm-g) (1)
14、其中，ms表示具有混合任务逻辑的任务系统；gfs表示能力-结构框架的四元组，{gfs}中元素数量和ms中包含的不重复子任务系统数量相同，且具有明确的一一对应关系；fm-m:ms→ms表示子任务系统之间逻辑关系的映射，主要包括表示串联关系，表示表决关系(当k＝1时，表示并联关系)，表示旁联关系；fm-g:ms→{gfs}表示任务系统和能力-结构二层框架结构之间对应关系的映射。
15、在上述技术方案的步骤201中任务逻辑-dft的转换包括：
16、先将任务系统表达为dft的顶事件，然后将目标分解成多个阶段任务，接着将所有的阶段任务对应表示为dft的底事件，并将任务逻辑关系中的串联关系、旁联关系、表决关系、并列关系转化为优先与门、顺序与门、冷备件门、或门、表决门，最后将任务系统中的输出端都表达为dft的一个中间事件；
17、将带有动态时序关系的底事件组转化为顺序底事件，通过boolean变量计算，将优先与门、顺序与门、冷备件门、表决门转化为一系列与门、或门的组合，将所有子任务系统的任务安全度转换为dft中各个顺序底事件、基本底事件的发生概率。
18、在上述技术方案中进一步地，任务逻辑-dft的转换过程具体包括：
19、(1)表决关系、并联关系—表决门、与或门
20、若具有表决关系的阶段任务m1,m2,…,mn相互独立，不存在时序逻辑关系，任一任务的安全完成与否不影响其他任务的执行，则n项阶段任务中安全完成k项时，数学表达式如下：
21、
22、其中，mj、m′j表示阶段安全完成和其对应的补集，i＝1,2,…,2n，j＝1,2,…,n，k≤n，表示任务组合集合ω＝{m1,m2,…mn}的幂集，|ω|＝n表示集合包含阶段任务的个数，k表示需要安全完成的任务数的下限；
23、当k＝1时，任务组合的关系退化成并联，转换过程类似；
24、(2)旁联关系—冷储备门
25、n项阶段任务旁联，按照m1,m2,…,mn顺序储备时，其表达式如下：
26、
27、其中，mi、m′i表示阶段任务安全完成和其对应的补集，i＝1,2,…,n→表示阶段任务之间的顺序关系；
28、(3)串联关系—顺序与门、优先与门
29、当n项阶段任务之间呈串联关系时，采用顺序相关门表示，优先与门；任务组合可表示为m1→m2…→mi→…→mn，其中，mi表示阶段任务mi安全完成。当串联的任务组合中包含并联关系，即在优先与门输入端包含或门时，任务组合可表示为m1→(m2∨m3)，根据任务安全完成的逻辑语义，可以将m1→(m2∨m3)等价为(m1→m2)∨(m1→m3)，其中，m1→m2是指任务m1、m2均安全完成，同理，m1→m3是指任务m1、m3均安全完成；串联的任务组合中包含表决、旁联关系，旁联的任务组合中包含并联、表决关系情况可以参照(1)和(2)的思路进行转化。
30、在上述技术方案的步骤202中dft-sbdd的转换过程为：
31、将dft中顺序底事件、基本底事件对应表示为sbdd的顺序事件节点、基本事件节点，并构建相应的sbdd结构，其相应发生概率转换为1-边发生概率；根据非结果节点排列顺序和dft中的逻辑门，直接对应的非结果节点之间通过0-边、1-边建立连接弧，连结节点的有向边箭头方向与dft中逻辑门的输入输出对应即可。
32、在上述技术方案的步骤301中航空装备在子任务系统下的任务安全度表达为：
33、定义任务安全度区间表示航空装备在子任务系统下的任务安全性水平；令表示[0,1]上的一个闭区间，则是航空装备在子任务系统下的任务安全度区间，表示任务安全度区间的上限，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，任务-能力-结构的分析框架表达式如下：
3.根据权利要求2所述的基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，步骤201中任务逻辑-DFT的转换过程为：
4.根据权利要求3所述的基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，任务逻辑-DFT的转换过程具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，步骤202中DFT-SBDD的转换过程包括：
6.根据权利要求4所述的基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，步骤301航空装备在子任务系统下的任务安全度表达：
7.根据权利要求6所述的基于SBDD的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，步骤302航空装备在子任务系统下的任务安全度的具体计算过程：
8.根据权利要求7所述的基于SBDD的航空装
...【技术特征摘要】
1.基于sbdd的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于sbdd的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，任务-能力-结构的分析框架表达式如下：
3.根据权利要求2所述的基于sbdd的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，步骤201中任务逻辑-dft的转换过程为：
4.根据权利要求3所述的基于sbdd的航空装备任务安全性建模与评估方法，其特征在于，任务逻辑-dft的转换过程具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于sbd...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐吉辉，陈玉金，阚丽娟，史家辉，田文杰，陈璐，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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