一种基于模糊有向图的层次化故障传递建模及推理方法技术

本申请公开了一种基于模糊有向图的层次化故障传递建模及推理方法，其中，建模方法包括：步骤1，获取对象系统的系统模型信息，并根据系统模型信息，建立规范化表格，生成故障模型表；步骤2，根据故障模型表，建立对象系统中各个模块的模块故障传递有向图；步骤3，根据模块故障传递有向图，生成各个模块的故障矩阵；步骤4，根据故障矩阵和故障模型表，采用表格截取的方式，生成故障映射表，记作故障传递模型。通过本申请中的技术方案，克服现有故障传递建模仿真工具无法对大型系统进行规范化、层次化建模仿真的问题，并对故障传递的冗余形式进行描述，实现了雷达等大型复杂系统的故障传递特性模拟和故障注入仿真。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊有向图的层次化故障传递建模及推理方法
本申请涉及雷达系统故障推理的
，具体而言，涉及一种基于模糊有向图的层次化故障传递模型构建和故障注入推理方法。
技术介绍
测试性虚拟验证是检验和评估装备测试性水平的重要手段之一。故障模拟和注入是测试性虚拟验证的基础。在大型系统中，由于各功能单元之间存在物理连接或者逻辑关联，某一故障发生后会在系统各功能单元之间进行传播，进而造成更加广泛的影响。在测试性虚拟验证中，需要对这种故障传递过程进行模拟。对于雷达等大型装备，由于系统庞大，要求故障传递模型构建方法应该具有层次化、通用化的特点，允许分解到分系统级、模块级独立建模。而现有技术中，故障传递建模和故障注入推理方法，通常无法对故障传递的冗余形式建模仿真，例如仅当故障F1、F2同时发生才会触发故障F3发生，而F1、F2之一单独发生则不会触发故障F3发生的情况，在这种情况下F1、F2互为冗余，F1、F2的集合为冗余故障集。且常规的有向图、多信号流图模型仅能模拟单个故障之间“非有即无”的传递关系，无法模拟此种复杂场景。并且，现有的故障传递建模仿真工具仅能构建针对小系统的模型，无法实现对大型复杂系统的层次化建模，往往需要对分系统、模块逐个人工建模仿真，效率低下，不易管理。
技术实现思路
本申请的目的在于：克服现有故障传递建模仿真工具无法对大型系统进行规范化、层次化建模仿真的问题，弥补了无法描述故障传递的冗余形式的缺点，实现雷达等大型复杂系统的故障传递特性模拟和故障注入仿真，获取故障在系统中的故障传播影响和对测试点的影响，提升测试性虚拟验证能力。本申请第一方面的技术方案是：提供了一种基于模糊有向图的层次化故障传递建模方法，包括：步骤1，获取对象系统的系统模型信息，并根据系统模型信息，建立规范化表格，生成故障模型表；步骤2，根据故障模型表，建立对象系统中各个模块的模块故障传递有向图；步骤3，根据模块故障传递有向图，生成各个模块的故障矩阵，其中，故障矩阵包括非冗余故障可达矩阵RAF、模糊故障可达矩阵RFF、故障测试关系矩阵RFT；步骤4，根据故障矩阵和故障模型表，采用表格截取的方式，生成故障映射表，记作故障传递模型。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤2中，具体包括：步骤21，根据故障模型表中的表格信息，分别将各个模块所在行、故障原因ID列中的各冗余故障集分别用一个虚拟故障替代，并创建该虚拟故障的虚拟故障ID，将虚拟故障ID的故障原因ID设置为对应的冗余故障集中包含的故障原因ID；步骤22，根据各个模块的故障ID、故障原因ID以及虚拟故障ID，建立该模块的关联故障ID集Gfc，将关联故障ID集Gfc中各个关联故障ID等效为一个故障节点；步骤23，根据故障模型表中的表格信息，提取各个模块所在行、测试ID列中的所有测试ID，建立模块测试ID集Gtc，将模块测试ID集Gtc中各个测试ID等效为一个测试节点；步骤24，根据关联故障ID集Gfc、模块测试ID集Gtc以及系统模型信息中的故障模式因果关系、故障测试连接关系，建立模块故障传递有向图，其中，模块故障传递有向图由故障节点、测试节点、故障节点间的有向线段、故障节点和测试节点间的有向线段构成。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤3中，具体包括：步骤31，根据模块故障传递有向图，当判定任一个非虚拟故障对应的故障节点的故障原因是其他任一个故障节点，且两者之间存在有向线段时，设定非冗余故障关系矩阵中对应的元素取值为1，生成非冗余故障关系矩阵AF＝[aij]N×N，其中，非冗余故障关系矩阵为初始单位矩阵；步骤32，根据模块故障传递有向图，当判定任一个虚拟故障对应的故障节点的故障原因是其他任一个故障节点，且两者之间存在有向线段时，设定冗余故障关系矩阵中对应的元素取值为1/m，生成冗余故障关系矩阵BF＝[bij]N×N，其中，冗余故障关系矩阵为初始零矩阵，m为虚拟故障对应的故障节点的入度，即指向该故障节点的有向线段的数量；步骤33，根据非冗余故障关系矩阵AF和冗余故障关系矩阵BF，计算非冗余故障可达矩阵RAF＝[rij]N×N和模糊故障可达矩阵RFF＝[rij]N×N，其中，非冗余故障可达矩阵RAF的计算公式为：式中，N为故障节点的数量，为加法算子，其定义为当两个矩阵中对应元素的和值大于或等于1时，和矩阵中对应的元素为1，否则，对应的元素为0，模糊故障可达矩阵RFF为冗余故障关系矩阵BF与非冗余故障可达矩阵RAF的矩阵和；步骤34，根据模块故障传递有向图，当判定任一个故障节点与测试节点之间存在有向线段时，设定故障测试关系矩阵中对应的元素取值为1，生成故障测试关系矩阵RFT＝[rij]N×M，其中，故障测试关系矩阵为初始零矩阵。上述任一项技术方案中，进一步地，故障映射表包括分系统名称与分系统ID映射表Mss、模块名称与模块ID映射表Mm、模块ID与故障映射表Mfin、模块ID与测试映射表Mtin、模块ID与模糊故障可达矩阵映射表MRFF、模块ID与故障测试关系矩阵映射表MRFT、模块ID与关联故障ID集映射表Mmid、模块ID与测试ID集映射表Mtid。本申请第二方面的技术方案是：提供了一种基于模糊有向图的层次化故障传递推理方法，适用于采用如第一方面的技术方案中任一项的方法构建出的故障传递模型进行故障推理，方法包括：步骤10，根据待注入故障，在故障映射表中的模块ID与故障映射表Mfin中提取注入故障ID，并生成注入故障ID集Gis；步骤20，根据注入故障ID集Gis和对象系统中的各个模块，进行故障注入和传递推理，生成模块输出故障ID集Gom和模块异常测试ID集Gtm；步骤30，分别计算模块输出故障ID集Gom和模块异常测试ID集Gtm的并集，记作系统输出故障ID集Gos和系统异常测试ID集Gts，当判定系统输出故障ID集Gos等于注入故障ID集Gis时，结合故障映射表，确定系统推理故障项和系统推理异常测试项，否则，将系统输出故障ID集Gos作为注入故障ID集Gis，重新执行步骤20。上述任一项技术方案中，进一步地，步骤20中，具体包括：步骤201，根据故障映射表中的模块名称与模块ID映射表Mm、模块ID与关联故障ID集映射表Mmid，计算注入故障ID集Gis和关联故障ID集Gfc的交集，将交集记作模块注入故障ID集Gim；步骤202，根据模块注入故障ID集Gim中的元素以及相应的关联故障ID集Gfc中的元素，生成故障注入向量Fin，其中，故障注入向量Fin的计算公式为：Fin＝[If1,If2,…,Ifj,…,IfN]式中，Ifj为故障注入向量Fin中的第j个元素，FCj为关联故障ID集Gfc中的元素；步骤203，根据故障映射表中的模块ID与模糊故障可达矩阵映射表MRFF，确定注入故障ID对应的模块模糊故障可达矩阵RFF，并结合故障注入向量Fin计算故障输出向量Fout，其中，故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊有向图的层次化故障传递建模方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1，获取对象系统的系统模型信息，并根据所述系统模型信息，建立规范化表格，生成故障模型表；/n步骤2，根据所述故障模型表，建立所述对象系统中各个模块的模块故障传递有向图；/n步骤3，根据所述所述模块故障传递有向图，生成各个所述模块的故障矩阵，其中，所述故障矩阵包括非冗余故障可达矩阵R

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊有向图的层次化故障传递建模方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，获取对象系统的系统模型信息，并根据所述系统模型信息，建立规范化表格，生成故障模型表；
步骤2，根据所述故障模型表，建立所述对象系统中各个模块的模块故障传递有向图；
步骤3，根据所述所述模块故障传递有向图，生成各个所述模块的故障矩阵，其中，所述故障矩阵包括非冗余故障可达矩阵RAF、模糊故障可达矩阵RFF、故障测试关系矩阵RFT；
步骤4，根据所述故障矩阵和所述故障模型表，采用表格截取的方式，生成故障映射表，记作故障传递模型。


2.如权利要求1所述的基于模糊有向图的层次化故障传递建模方法，其特征在于，步骤2中，其特征在于，具体包括：
步骤21，根据所述故障模型表中的表格信息，分别将各个所述模块所在行、故障原因ID列中的各冗余故障集分别用一个虚拟故障替代，并创建该虚拟故障的虚拟故障ID，将虚拟故障ID的故障原因ID设置为对应的冗余故障集中包含的故障原因ID；
步骤22，根据各个所述模块的故障ID、故障原因ID以及虚拟故障ID，建立该模块的关联故障ID集Gfc，将所述关联故障ID集Gfc中各个关联故障ID等效为一个故障节点；
步骤23，根据所述故障模型表中的所述表格信息，提取各个所述模块所在行、测试ID列中的所有测试ID，建立模块测试ID集Gtc，将所述模块测试ID集Gtc中各个测试ID等效为一个测试节点；
步骤24，根据所述关联故障ID集Gfc、所述模块测试ID集Gtc以及所述系统模型信息中的故障模式因果关系、故障测试连接关系，建立所述模块故障传递有向图，其中，所述模块故障传递有向图由所述故障节点、所述测试节点、所述故障节点间的有向线段、所述故障节点和所述测试节点间的有向线段构成。


3.如权利要求2所述的基于模糊有向图的层次化故障传递建模方法，其特征在于，步骤3中，具体包括：
步骤31，根据所述模块故障传递有向图，当判定任一个非虚拟故障对应的故障节点的故障原因是其他任一个故障节点，且两者之间存在有向线段时，设定非冗余故障关系矩阵中对应的元素取值为1，生成所述非冗余故障关系矩阵AF＝[aij]N×N，其中，所述非冗余故障关系矩阵为初始单位矩阵；
步骤32，根据所述模块故障传递有向图，当判定任一个虚拟故障对应的故障节点的故障原因是其他任一个故障节点，且两者之间存在有向线段时，设定冗余故障关系矩阵中对应的元素取值为1/m，生成所述冗余故障关系矩阵BF＝[bij]N×N，其中，冗余故障关系矩阵为初始零矩阵，m为虚拟故障对应的故障节点的入度，即指向该故障节点的有向线段的数量；
步骤33，根据所述非冗余故障关系矩阵AF和所述冗余故障关系矩阵BF，计算所述非冗余故障可达矩阵RAF＝[rij]N×N和所述模糊故障可达矩阵RFF＝[rij]N×N，其中，非冗余故障可达矩阵RAF的计算公式为：



式中，N为故障节点的数量，为加法算子，其定义为当两个矩阵中对应元素的和值大于或等于1时，和矩阵中对应的元素为1，否则，对应的元素为0，所述模糊故障可达矩阵RFF为所述冗余故障关系矩阵BF与所述非冗余故障可达矩阵RAF的矩阵和；
步骤34，根据所述模块故障传递有向图，当判定任一个故障节点与测试节点之间存在有向线段时，设定所述故障测试关系矩阵中对应的元素取值为1，生成所述故障测试关系矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，吕永乐，杜舒明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32