容错计算机网络综合可用性建模与仿真分析

在充分分析现有UMS容错计算机网络可靠性分析技术的基础上,针对容错计算机网络可靠性分析中存在的问题,从容错网络系统的特点出发,对计算机网络系统的典型的容错设备可用性建模、网络流量对网络可用性的影响、计算机网络综合可用性评价进行了研究。在容错计算机网络设备可用性建模的过程中,首先分析了软硬件故障相关性系统的特点,采用基于随机Petri网的可靠性分析方法解决了复杂设备难以进行可靠性建模的问题。通过分析影响网络可用性的因素,建立了基于网络性能的综合可用性模型,与现有的网络可靠性评价指标相比,其评价指标反映的信息更加的全面和科学。这对于建设高可用性网络具有较大的指导意义。     

直升机RMS与测试性综合评估模型研究

通过对直升机可用性,可靠性、维修性、保障性(reliability & maintainability & supportability,RMS)和测试性的研究,提出对可用性进行综合评估,并说明在RMS基础上考虑测试性的必要性。首先,根据RMS与测试性的常用参数,建立了可用性综合评估指标体系;其次,在现有多种综合评估方法中,选择模糊层次分析法(即层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)与模糊综合评估法(fuzzy comprehensive evaluation,FCE)相结合的方式)对直升机可用性进行评估,从而构建了总体综合评估模型;最后,应用Matlab平台对提出的评估模型进行仿真,并以直11型直升机为例对提出的方法进行验证,实现了评估的自动化与可视化。     

基于Petri网的作战单元状态模型及可用性分析

以作战单元为整体研究其可用性具有重要意义.提出了作战单元可用性分析的Petri网建模方法,建立了不同基本任务可靠性关系下的系统状态Petri网模型和以此为基础的复杂任务关系模型.研究了复杂维修保障过程模型的简化分析方法,推导了简单GSPN模型的可用度解析算法.最后,应用实例对模型的解析方法进行了验证.     

曙光作业管理系统的可用性评价

针对持续发展的高性能计算带来的新需求,我们设计与实现了DCJM机群作业管理系统,并使用了多种高可用保障措施。为了验证其有效性,综合使用可靠性框图、故障树和随机Petri网等工具对DCJM建模,然后基于实际测量的参数,使用统一的模型求解,对系统可用性进行了完整的评价。分析结果显示DCJM系统达到了高可用性。     

北斗卫星导航系统效能综合建模与分析研究EI北大核心CSCDCSSCI

针对卫星导航系统效能要素多样、作用关系复杂的特点,构建了基于质量特性视角的导航系统效能指标体系,研究提出一种综合考虑空间信号精度、卫星平均中断间隔时间、卫星在轨测试时间、运载火箭可靠性、星间逻辑关系等要素的导航系统效能集成分析方法.该方法采用广义随机Petri网构建导航单星可用性模型,考虑随机故障和耗损故障构建导航单星可靠性模型,采用应力-强度分析构建导航单星能力模型,综合星间逻辑关系并运用动态贝叶斯网络开展导航系统效能建模与分析.北斗卫星导航系统仿真算例验证了方法的有效性和可行性,并对其他卫星系统效能分析具有一定的参考价值.     

基于SEBS-TOMS分层组合框架的导弹武器系统可用性建模与仿真

研究部署与任务期间导弹武器系统可用性建模方法与仿真实验设计。阐述了可用性概念,明确了量化指标,构建建模与仿真(modeling and simulation, M&S)一体化框架,利用分层组合的思想,提出了基于体系-实体-行为 状态(system-of-system, entity, behavior, state, SEBS)的可用性建模方法,即以体系组织集成建模为框架,以变结构实体建模为主体,以可用性为中心的行为建模为支撑,以基于故障与战损的可用状态建模为核心,并对模型的形式化描述展开研究。探讨了仿真实验设计的关键技术,提出基于测试 使用-维修-保障(test, operation, maintain, support, TOMS)的实验空间串联分割方法,并对随机变量建模、仿真优化设计、仿真系统可信度评估进行阐述。仿真结果表明,该分层组合评估方法快捷有效,仿真实验设计合理可行,极大地提高了可用性评估和分析的效率,为精确保障奠定了基础。     

装备调配保障能力评估混合算法

分析了装备调配保障的主要影响因素,研究了武器装备、弹药和器材等调配保障的特点和规律,提出了运用指数法、排队网络和模糊综合评判相结合的方法,预测和评估装备调配保障能力,其中指数法能够充分体现各要素之间的关联性。给出了仿真评估实例,验证了方法的实用性,为装备保障指挥决策和系统优化设计提供了理论依据和技术支持。     

基于Markov过程的导航系统星座可用性分析

卫星导航系统星座可用性分析面临准确性和快速性的矛盾。论文在研究全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）星座可用性分析需求的基础上,系统地定义了导航系统可用性的基本概念,给出了基于分系统部件失效计算导航星座可用性的方法,提出了基于Markov过程的单星可用度算法,建立了基于星座状态概率的服务可用性计算模型,并结合导航基本原理模型得到了导航星座的可用性。最后,基于此方法针对北斗区域卫星导航系统相关数据对其星座可用性进行了仿真和实验分析。结果表明,本文所提方法和模型能够满足卫星导航系统星座可用性分析的特殊需求。     

物流保障网络级联失效临界抗毁性

针对军事决策者所关心的"物流保障网络抗毁性"与"物流保障网络负载临界值"的问题进行了研究,首先分析了物流保障网络的特点,建立了度均匀随机分布的网络模型和负载局部扩展的级联失效抗毁性模型,并运用了多维分支过程方法求解网络级联失效的临界值。研究发现:容量均匀分布的物流保障网络中,当网络负载超过临界负载时,一个随机故障将引起网络瘫痪。最后通过一个仿真实例分析了物流保障网络节点最大度分别为5、6、8、10、12时的级联失效抗毁性临界值,并给出了仿真结果与解析推导存在误差的原因。     

储供基地支援保障能力评估混合算法

针对战时物资储供能力评估缺少有效模型算法的问题，分析了储供基地战时物资供应保障的主要影响因素和关键环节，建立了储供基地支援保障能力评估指标体系，提出综合运用定义量化、考核评价、模糊算法、层次分析、排队网络和指数综合等算法，计算其人员素质、仓储、装卸、投送、指挥控制、信息保障等指标的值，最后给出了综合保障能力评估模型算法。实例分析验证了所提算法的有效性，为战时作战物资仓储供应保障辅助决策和信息系统设计提供依据。     

导弹储存维修性统计分析

根据建立的导弹贮存维修模型,结合实际应用讨论了导弹系统维修性的优化。根据导弹在储存期间的实际数据和维修性模型对其进行了统计分析。通过应用极大似然估计方法,解决了产品寿命和维修时间分布中未知参数估计的问题。以导弹系统瞬时可用度和稳态平均可用度作为维修策略优化目标,进行了检测周期的优化。对常用的4种情况,给出了在满足可用度条件下的最优检测周期,并通过一些数值例子给予了说明。结果说明模型是满足导弹维修性实际应用的。     

基于可用度改进方法的多状态串并联可修系统优化设计

基于不同的系统可用度改进方法,研究了多状态串并联可修系统的优化设计问题.在系统部件具有常数失效率和修复率的假定下,分别利用减小因子法、增加因子法、热备冗余法、温备冗余法和冷备冗余法改进系统可用度,提出了混合法改进系统可用度的优化设计模型.在一定可用度水平及体积和重量约束下,以改进系统可用度所需成本最小为优化目标,给出了系统可用度改进方法的优化设计方案.基于遗传算法处理离散设计变量的灵活性和其较强的搜索功能,利用遗传算法求解所建立的优化设计模型.     

舰艇编队保障系统的备件短缺风险研究

针对舰艇编队存在备件短缺风险的问题,提出舰艇编队保障系统的概念,给出舰艇编队使用可用度的计算方法,讨论三者之间的关系并建立数学模型。考虑实际中,执行复杂任务的舰艇编队其部件具有不同的寿命分布,替换时间差别大,不少备件维修后能够继续使用以及备件可修次数受限的情况,建立多可修备件的短缺风险计算模型及其与舰艇编队使用可用度的关系模型。最后通过实例对模型进行仿真,对降低备件短缺风险,提高舰船装备使用可用度有一定的参考价值。     

考虑交通吸纳点的非参数回归组合型短时交通流预测方法

在城市路网中．交通吸纳点是非常重要的影响交通流量的因素。由于交通吸纳点增加了流量预测的复杂度．一般基于模型的智能算法也不能很好地解决有吸纳点的交通流预测问题。提出一种基于非参数回归的组合方法PCA—FC—NPR．即在对原始数据进行主成分分析PCA（Principal Component Analysis）和模糊聚类FC（Fuzzy Clustering）的基础上．采用以数据驱动的k-近邻非参数回归方法NPR（Non-Parametric Regression）加以解决。针对交通吸蚋点与检测器的位置关系采取不同预测算法。短时交通漉预测示倒结果证明俄方法的有效性。     

考虑动态重构的装备体系可用性及弹性分析

要素协同作战框架下武器装备体系具有可动态重构的系统特性, 既增加了体系的复杂性和交互性, 又使其具有了更为明显的弹性特征。本文首先提出了装备体系弹性多层级评价方法, 确定了组成体系的关键装备要素。其次, 以典型的关键装备要素——武器系统为对象, 提出了基于动态双阈值多状态权重k-out-of-n系统模型的装备体系的性能可用性及弹性分析评价方法。最后, 以编队协同防空作战体系为对象进行案例应用研究, 得到了性能阈值恒定、随时间变化和动态变化这3种情况下的火力网可用度和弹性随时间变化的规律, 并验证了所提模型与评价方法的有效性与实用性。     

基于CTMC族的多部件装备群稳态可用度建模方法

针对复杂可修装备群稳态可用度解析计算困难的问题,提出一种通过构建多个相关连续时间马尔可夫链(continuous time Markov chain,CTMC)来求解稳态可用度的方法。通过分析装备群的使用与维修特点,采用可用装备数、备件库存数、备件短缺数来刻画部件的状态,分别建立各类部件库存状态的CTMC,进而建立用于分析装备群稳态可用度的CTMC族模型;并根据各类部件的状态转移关系及转移率矩阵,在求解各类部件CTMC模型稳态概率的基础上,给出各类部件的期望备件短缺数和装备群稳态可用度算法。最后通过构建数值案例,将提出的CTMC族模型结果分别与仿真分析和多级可修产品库存控制模型的结果进行对比,验证了提出模型和算法的有效性。     

基于E-GERTS模型的复杂任务成功性评估方法

在分析复杂任务特点的基础上,针对一般模型无法反映资源约束对任务过程的影响以及任务过程间的相关性问题,提出了E-GERTS模型及其计算机仿真算法。该模型通过添加决策型节点和决策函数,可根据当前资源和时间信息,对任务过程进行动态决策,确定后续任务节点的分支概率,从而有效地解决了这些问题。同时还给出复杂任务成功性评估的E-GERTS模型建立方法,最后给出了一个示例。     

修复率变化条件下的k/N(G)系统可用性研究

故障件修复率是可用性模型中与维修人员联系最紧密的参数,目前的系统可用性评估中常将其假设为一个单值常数,即认为维修人员效率相同且保持不变。但实际工作中参与维修的人员业务能力并不一样,且同一人员其修复率也会随维修管理以及其心理状态的变化而变化。针对这种情况,对k/N(G)系统分别建立了考虑维修人员能力差异和考虑维修管理及人员心理状态影响的可用性评估模型。基于生灭过程理论,对这两个模型进行了稳态求解。为维修保障人员的配置管理与决策分析提供了依据。     

多维修类型下汽车的可用性仿真

分析了影响可有性的多种因素,研究了汽车的多维修类型问题。建立了可用度仿真分析模型,并以某轻型汽车为实例进行分析,得到了汽车整个寿命周期中不同截面的可用度,并研究了可用度随行驶里程变化的关系。控制有显著影响的因素进行了仿试验,研究了汽车的最佳运行环境温度和最佳的保养间隔里程,对维修决策提供了有力支持。     

贮存可用度约束下的可修系统寿命评估与优化

针对长期贮存复杂可修系统的特点,提出一种以可用度为约束的系统贮存寿命评估方法。该贮存系统由三类部件串联构成:第一类部件为高可靠产品,具有给定故障时间分布且不进行检测;第二类部件为等时定检维修产品,且修复如新;第三类部件为定期预防性更换产品,更换周期与检测周期相同。在分析上述三类部件瞬态贮存可用度变化规律基础上,推导了此类系统的平均贮存可用度,并以其作为约束条件,建立了该类系统贮存寿命的评估与优化模型,给出了满足系统寿命最大化的检测与更换策略。