[发明专利]基于体系结构的中央控制单元软件可靠性预计方法

说明书

本发明涉及一种基于体系结构的中央控制单元软件可靠性预计方法，包括步骤：对中央控制单元软件进行软件功能分解，获得软件模块；建立软件功能流程图，并对软件模块之间的交互关系以及软件模块的使用方式进行建模，最终建立软件的体系结构；获取体系结构中各软件模块的单个模块可靠度以及模块之间的转移概率；使用Markov过程模型对软件的体系结构进行可靠性建模，构造成功转移概率矩阵，计算中央控制单元软件的可靠性。本发明在分析CCU软件的体系结构基础上，利用软件模块的执行特点、模块之间的相互作用关系建立软件模块与软件系统之间的可靠性关系模型，以达到利用软件模块的可靠性对CCU软件的可靠性进行预计的目的。

技术领域

本发明涉及软件可靠性分析技术领域，特别是涉及一种基于体系结构的中央控制单元软件可靠性预计方法。

背景技术

列车网络控制系统(Train Control Management System，TCMS)是动车组、城市轨道车辆的重要系统之一，同时作为对全车的关键设备进行控制、监视、故障诊断的核心，其运行可靠性是保证车辆安全运行的决定性因素。

随着轨道列车智能化水平和运行速度的不断提升，TCMS执行的控制管理和安全监控功能随之增加，而且更多的功能通过集成度高的嵌入式软件系统执行完成，这对TCMS软件设计提出了更高的要求。因此，轨道车辆采购方在采购技术要求中对车辆制造商中TCMS的系统的软件设计开发提出了可靠性指标要求，特别强调在系统设计过程通过切实可行的可靠性建模方法，在完成TCMS软件可靠性建模的基础上进行软件可靠性预计，从而充分保证TCMS软件的设计开发达到软件可靠性指标要求。

中央控制单元(Center Control Unit，CCU)作为TCMS与列车其他各子系统(牵引、制动、辅助供电等)进行通信控制的核心关键部件，承载着整个TCMS最为重要的控制管理和安全监控通信功能，其运行可靠性直接影响整个TCMS乃至整列车的运营安全可靠性。但是现有技术中缺少对CCU软件进行切实可行的可靠性预计的方法，导致难以满足CCU软件的可靠性指标要求。

发明内容

本发明的目的是以TCMS中央控制单元软件为对象，提供一种基于体系结构的中央控制单元软件可靠性预计方法。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种基于体系结构的中央控制单元软件可靠性预计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对TCMS的中央控制单元软件进行软件分解，获得构成中央控制单元软件的软件模块；

(2)建立软件功能流程图，并对软件模块之间的交互关系以及软件模块的使用方式进行建模，最终建立中央控制单元软件的体系结构；

(3)获取中央控制单元软件的体系结构中每一个软件模块的单个模块可靠度以及各软件模块之间的转移概率；

(4)使用Markov过程模型对中央控制单元软件的体系结构进行可靠性建模，并构造成功转移概率矩阵，根据下式计算中央控制单元软件的可靠性R：

其中，R_Cn为第n个软件模块的单个模块可靠度，I为n×n的单位矩阵，M为成功转移概率矩阵，E为矩阵I-M去掉第n行和第一列后的(n-1)×(n-1)矩阵，|·|表示取方阵的行列式。

本发明的有益效果是：

本发明以TCMS中央控制单元软件为对象，提供了一种基于体系结构的中央控制单元软件可靠性预计方法，该方法在分析TCMS中央控制单元软件系统的体系结构基础上，利用软件模块的执行特点、模块之间的相互作用关系建立软件模块与软件系统之间的可靠性关系模型，以达到利用软件模块的可靠性对TCMS中央控制单元软件系统的可靠性进行预计的目的。

附图说明