[发明专利]一种基于随机Petri网的分区软件可靠性分析方法

摘要

本发明公开了一种采用随机Petri网对综合模块化航空电子系统中分区软件的可靠性分析方法。该方法首先参考ARINC 653中的分区状态定义，分析并确定分区软件的Petri网的位所和迁移，将“故障状态”作为位所之一，建立分区软件的Petri网模型，进而分析分区软件的可达状态树，确定失效状态集，对变迁的实施速度进行分析，利用随机Petri网的可达状态树可以推导其同构的马尔科夫链，求出稳态分布，系统处于故障状态的稳态概率也就软件发生故障的概率，确定分区软件处在故障状态的稳态概率与内核操作系统的可靠性指标、分区调度周期、系统恢复时间之间的函数关系，从而定量的分析分区软件的可靠性。

主权项

一种基于随机Petri网的分区软件可靠性分析方法，包括以下步骤：步骤一：确定Petri网模型的位所集M＝{M1,M2,M3...Mi}和变迁集T＝{T1,T2,T3....Tn}，i为位所数量，n变迁数量；步骤二：根据步骤一变迁集T获得各个相关联的实施速率λ＝{λ1,λ2,λ3...λn}；步骤三：结合子系统的随机Petri网模型的可达树，确定子系统的失效状态集；步骤四：根据所述可达树构造出随机Petri网同构的马尔可夫链；步骤五：计算稳态下分区软件处于故障状态的概率；5‑1：构造马尔可夫链的n阶的转移矩阵Q＝[qij]，1<＝i，j<＝n，具体地：在同构的马尔可夫链中，从状态Mi到状态Mj的转移率qij，也就是从状态Mi到状态Mj的执行比例，如果没有从状态Mi到状态Mj的弧，则qij＝0；如果有从状态Mi到状态Mj的弧，则qij取值等于从状态Mi输出的各条弧上标注实施速率λi之和的负值；5‑2：根据分区软件Petri网模型结合航空电子领域的设计规范和可靠性指标，确定平均无故障时间以及相应的实施速率λi，具体地：操作系统的故障概率与运行操作系统的硬件模块故障率相同，且概率分布服从指数分布：Fx(x)=Pr[X≤x]=1-e-λix]]>平均的延时即平均无故障时间为：di‾=∫0∞[1-Fx(x)]dx=∫0∞e-λixdx=1λi]]>其中的λi也就是变迁Ti对应的实施速率；步骤六：根据步骤五的各项指标以及公式，根据稳态概率由以下线性方程组：XQ=0Σxi=1,1≤i≤n]]>可得出每个可达状态的稳态概率为P[Mi]＝xi，从而得出系统处于失效状态的稳态概率；面向综合模块化航空电子系统中的分区软件，定义综合模块化航空电子系统中分区在Petri网的位所包含：初始、空闲、正常、等待和故障；变迁包含：T1:初始变迁为空闲，T2:空闲变迁为正常，T3:正常变迁为故障，T4:正常变迁为等待，T5:等待变迁为正常，T6:故障变迁为等待，T7:等待变迁为故障，T8:错误变迁到空闲，并建立了分区软件的Petri网模型。