基于OBDD的航空电子网络可靠性分析

针对航空电子网络通信任务的实时性需求,建立具有时延约束的面向任务的网络可靠性模型,并从共因失效(common cause failure, CCF)的角度分析了部件故障相关性,提出一种基于有序二叉决策图(ordered binary decision diagram, OBDD)的航空电子网络可靠性评价方法--时延约束边扩张算法。算法结合时延约束,利用边扩张构建网络OBDD,递归遍历OBDD结构计算部件故障统计独立条件下航空电子网络可靠度,并在此基础上引入CCF分析,利用同一OBDD结构综合评价航空电子网络可靠性。通过实例阐述了算法的原理,实验表明算法能有效评价航空电子网络的可靠性。     

蒙特卡罗方法在网络性能仿真中的应用

在节点和链路不可靠的复杂情况下,为了对网络性能进行有效评估,将蒙特卡罗(MC)方法引入网络可靠性模型求解,获得了较边界法更准确的结果.其优点在于只要得出部分网络常量,就可直接为网络可靠性计算提供基础,即使极端情况下该方法也能获得网络可靠性的紧致上下界(即剩余连通可靠度).仿真结果表明了方法的有效性,且评估概率的相对误差很小.     

装备体系多阶段任务可靠性高效解析算法

体系作战任务可靠性的实时评估是未来作战的必然要求。为了实时计算装备体系多阶段任务可靠性,基于k/n(G)表决模型,设计了一种考虑冗余的可靠度高效解析算法。在体系结构分析及任务概述基础上,建立了冗余故障树以及由冗余故障树转化的二元决策图(binary decision diagram,BDD)模型。针对传统可靠性解析计算算法复杂度高的问题,本文利用递归算法改进了k/n(G)表决模型的计算过程,提高了计算效率。以航空装备体系远程目标打击任务为例,数值计算表明,本文的改进解析算法有效得出了体系多阶段任务可靠度计算结果,且相比传统算法运算效率得到显著提高,有利于应用到体系作战任务可靠度实时计算评估,指导任务统筹和规划。     

基于拓扑的不相交路径抗毁性评估方法

为了能够定量地计算出通信网络的抗毁性,以网状全连通网络作为参考基准,定义了基于拓扑的不相交路径抗毁性评估指标,以及节点和链路重要性评估指标,并配套研究了不相交路径的计算方法。计算被考核网络与全连通网络节点间不相交路径数的比重,得到抗毁性指标。通过计算各节点及链路失效后抗毁性变化的大小,得到网络元素重要性评估指标。阐述了计算方法的正确性,并给出时间及空间复杂度。通过算例分析并且与基于最短路径的评估方法进行对比,论证了不相交路径抗毁性评估指标和计算方法更加合理,更能体现出实际通信网络性能。     

基于社团结构的组合信息重连策略

模糊的社团结构能有效提升网络传输性能。基于社团结构,利用节点之间的同异配程度和k-core结构来定义链路重要性,提出了一种新的在社团内部删除链路,社团之间添加链路来减弱社团结构,提高网络容量的链路重连策略,即社团组合信息链路重连策略(CCLS策略)。为了验证方法的有效性,我们分别在伪随机网络、具有社团结构的CWS小世界网络、无标度社团网络以及真实网络进行了仿真实验,仿真结果表明,CCLS策略能有效减弱网络社团特性,提高网络传输容量。     

光纤通道航空电子系统容错拓扑可靠性研究

对于采用FC(光纤通道)网络的航空电子系统,从FC的基本模型出发,给出了三种具有容错能力的常用拓扑结构:双环结构、双交换机结构和交换机仲裁环组合结构。在基于任务的系统可靠性建模方法之上,提出了系统平均可靠度的概念;并在不针对确定任务集的情况下,提出使用系统平均可靠度来衡量网络系统的可靠度;针对三种容错拓扑结构,分别给出了系统平均可靠度的表达式。最后通过实例计算分析了三种结构系统平均可靠度受通信节点数影响的情况。     

n/k(G)表决冗余多阶段任务系统可靠性优化模型

提出采用多阶段任务系统（phased mission systems, PMS）冗余故障树模型和PMS冗余二元决策图（binary decision diagram, BDD）模型来描述冗余多阶段任务系统;通过递归法实现PMS冗余故障树模型到PMS冗余BDD模型的转换,从而得到整个PMS的最小割集;在分析n/k(G)表决冗余模块在PMS中可靠度计算模型的基础上得到整个PMS的可靠性计算模型。以费用最小为目标,构建多阶段任务系统可靠性冗余优化模型,并应用微粒群算法对模型进行求解。算例通过一个三个阶段n/k(G)表决系统来阐述该方法的应用,并验证了模型的合理性及算法的有效性。     

考虑冲击与阶段备份的多阶段任务系统可靠性建模

近年来,由于在航空航天、军事、核能等领域的广泛应用,多阶段任务系统(phased mission system, PMS)可靠性建模方法得到了广泛的关注。航天系统所包含的电子设备会由于自身的老化导致性能退化而失效,同时也会因为外界的随机冲击导致失效,严重影响系统可靠度。针对该问题,提出一种基于模块化方法的模型。首先,将冲击模型与半马尔可夫过程结合,计算受冲击影响的工作单元可靠度。然后,提出一种基于二元决策图(binary decision diagram, BDD)模型的方法,对同时考虑冲击与阶段备份的PMS进行可靠性建模。最后,以某型航天器中的推进子系统为例对所提方法进行说明,并应用蒙特卡罗方法进行验证,证明了所提方法的建模效率与准确性。     

基于复杂网络的军事通信网络建模与性能分析

针对军事通信体系的复杂性和网络化结构特点,通过分析体系中装备实体及各装备之间的通信关系,抽取通信网络模型的构建要素,提出军事通信网络图结构模型。在此基础上设计基于图论的测度指标,分别从装备实体重要性、链路通信重要性以及网络抗毁性3个层次分析军事通信网络的性能。最后，通过具体实例对所提模型及评价方法的可行性进行检验,为战场复杂体系建设提供理论依据。     

基于复杂网络的军事通信网络建模与性能分析

针对军事通信体系的复杂性和网络化结构特点,通过分析体系中装备实体及各装备之间的通信关系,抽取通信网络模型的构建要素,提出军事通信网络图结构模型。在此基础上设计基于图论的测度指标,分别从装备实体重要性、链路通信重要性以及网络抗毁性3个层次分析军事通信网络的性能。最后,通过具体实例对所提模型及评价方法的可行性进行检验,为战场复杂体系建设提供理论依据。     

城市道路网中路段相对重要性研究

根据路段相对重要性的度量依据,首先分析了路段相对重要性直接度量法的不可行性,然后以路段可靠性重要度为工具,通过比较路段的可靠性重要度,从而间接确定了路段相对重要性,并给出了算例。另外,以边际可靠性重要度为工具,提出了路段相对重要性的另一种间接度量方法,并给出了算例。最后,简单说明了路段相对重要性在路网设计中的应用。     

大型复杂系统平均寿命评定的Monte Carlo方法

随着现代武器系统和工程系统的大型化与复杂化趋势，大型复杂系统可靠性评定是急待解决的问题，工程中常用可靠性指标有可靠度和平均寿命，平均寿命指标由于直观、物理概念清晰，使用更加方便。基于可靠性框图建模，采用最小路集计算分析，提出了大型复杂系统平均寿命评定的Monte Carlo方法。解决了有限样本条件下，大型复杂系统平均寿命评定问题，对工程中大型复杂系统平均寿命评定具有重要应用价值。     

基于功能依赖的网络信息体系建模及重心分析

功能依赖是大型复杂系统性能或体系能力生成的重要影响因素之一, 各类要素实体间功能依赖关系的表示、识别和度量是复杂体系研究的重要问题。通过对网络信息体系(networked information system of systems, NISoS)中要素系统间交互行为的依赖性分析, 基于功能依赖网络(function dependency network, FDN)构建了NISoS依赖网络模型(dependency network model of NISoS, DNMN)。综合考虑NISoS作战属性与任务完成效果, 提出了体系节点重要性的度量指标, 在此基础上给出了一种体系重心度量方法。最后, 通过某海上方向联合作战NISoS实例计算, 演示验证了提出的体系模型和重心度量方法的有效性。     

网络可靠性评估的演化过程重要度抽样模拟方法

针对具有高可靠度网络的连通失效概率计算问题,提出了一种重要度抽样Monte Carlo模拟方法.首先提出了考虑节点和边单元失效网络连通状态判别的演化过程算法,算法根据网络节点和边单元的可靠度,将每次模拟抽样产生的随机数转化为单元的修复时间;按照单元修复时间次序构建网络连通拓扑结构,并视为向网络连通状态转变的演化过程.然后基于重要度抽样Mont,e Carlo模拟求解高可靠度网络的2\K\All端连通失效概率,其中重要度抽样函数的计算采用基于演化过程和交叉熵模型的多准则迭代方法.高可靠度网络算例的计算结果表明,预抽样求解重要度抽样函数时,多准则迭代方法所需的预抽样次数约为其他迭代方法的1/40.因此,本文方法具有较高的计算效率.     

神经网络热量平衡法在电网可靠性计算中的应用

提出基于神经网络的热量平衡法（ＮＮＨＢＭ），并将它运用于最小割集的搜索之中，利用它来判断一个图的连通性．为进行实际工程应用，对该算法的软件实现步骤进行了详细的说明．最后对ＩＥＥＥ－ＲＴＳ２４节点系统［７］进行了最小割集搜索的仿真研究，证明了热量平衡法在电网可靠性评估中运用的可行性．     

结合网络动力学的电网关键节点识别

为了有效发掘出网络中的重要环节,提出了一种综合网络结构和节点动力学的电网关键节点识别方法,该方法结合两种已有的节点重要性评价指标——度中心性和接近中心性,同时定义和网络动力学相关的两个指标——临界同步耦合强度和失同步扩散时间。综合考虑4种性能指标的影响来确定节点的重要性,克服了单一评价指标的片面性,可以得到比使用单一评价指标更为准确的节点重要性评价结果。在IEEE14和IEEE57节点系统上进行仿真测试,实验结果验证了方法的合理性和有效性。