[发明专利]基于AltaRica的航电系统动态重构建模方法

权利要求书

1.一种基于AltaRica的航电系统动态重构建模方法，其特征在于，具体实现步骤如下：

步骤一：系统动态重构设计特性分析；

以系统架构以及容错设计实现过程的文档或模型为基础，梳理当前系统中采用动态容错设计手段的故障容错过程，明确容错设计工作原理，所述容错设计工作原理包括故障检测与控制对象、故障切换触发条件和组件工作模式；航电系统动态重构机制包括切换单元的冷备份、温备份或热备份架构和IMA架构；通过系统动态重构特性分析确定动态重构过程，确立每个状态配置情况和状态之间转换需要的触发和转换动作，动态重构过程包括事件名称、事件分布类型、事件分布参数、事件触发条件、原始状态和目标状态，其中事件分布类型用于定义状态转移的分布类型，事件分布类型如下：

(1)Exponential(λ)：事件发生概率服从指数分布；

(2)Weibull(α,β,γ)：事件发生概率服从威布尔分布；

(3)Lognormal(μ,σ)：事件发生概率服从对数分布；

(4)Constant(c)：常数分布，当事件满足触发条件时，将c作为因子乘以起始状态的可达概率得到当前事件的发生概率；

(5)Dirac(d)：延迟分布，以事件满足触发条件为0时刻开始计时，在t＝d时刻完成事件触发；

步骤二：构建系统功能模型；

以AltaRica语言的图形化建模手段为基础来构建系统功能模型，系统功能模型包括系统架构、组件交互关系以及组件正常工作模式及状态，描述系统在正常工作模式下的功能交互关系，与系统正向设计方案保持一致；功能模型是以系统功能为出发点，描述系统各组成单元之间的功能关系、数据关系和接口关系的图形化表达方式；

步骤三：构建系统故障逻辑模型；

在系统功能模型基础上，通过故障状态以及触发事件的扩展定义，以完整描述系统在故障发生与容错设计条件下各组件工作状态的跳变与影响关系，实现系统动态容错设计的系统故障逻辑模型的建模；

系统故障逻辑模型具体建模过程如下：

(1)根据FHA或FMEA分析结果确定系统各顶层功能失效状态，以端口类型扩展定义方式定义系统功能失效状态；

(2)根据单元级FMEA分析结果确定系统各单元功能失效状态，以扩展定义方式定义系统底层单元自身功能失效状态和端口失效状态；

(3)根据单元各状态跳转关系，以触发事件扩展定义方式描述在故障发生与容错设计条件下各单元工作状态的跳变；一种方式是通过状态机图构建不同事件触发的状态转移关系，另一种方式是形式化语言编辑事件触发条件和触发后影响；

其中，状态机图构建步骤如下：根据单元模块功能失效状态定义，生成表示单元正常和故障状态的状态块；根据各状态跳转关系，定义触发事件；梳理各状态之间跳转关系，分为两种情况：a)不存在动态重构机制的单元，则表示为由正常状态通过触发事件转换成不同故障状态，在状态机图中可以表示为从单元正常的状态块出发的箭头指向故障模式，然后从故障模式出发的箭头再指向故障状态的状态块；b)具有动态重构机制的单元，考虑不同初始状态通过触发事件转换成不同状态，通过迁移区分不同初始状态，通过连线实现各状态与触发事件连接关系；

(4)根据FTA分析结果确定各单元输出端口与输入端口、自身状态局部故障逻辑关系，以触发事件扩展定义方式描述其逻辑关系；

步骤四：构建系统任务可靠性模型；

在系统故障逻辑建模的基础上，依据任务剖面及系统任务失效判据，构建表示为“顶层任务失败-阶段任务失败-系统功能失效状态-单元功能失效状态”逻辑关系的系统任务可靠性模型；

所述任务可靠性建模过程如下：

(1)任务状态构建

针对任务阶段划分，分别构建各阶段的开始状态、总体任务成功与任务失败状态，并确定状态类型；

(2)任务状态转移关系构建

针对已定义的任务起止状态，构建各状态之间的触发事件以实现任务状态随事件的跳变转移；

(3)任务失效判据关系构建

在任务状态转移模型的基础上，通过对事件类型、事件触发条件的定义，用于构建任务失效判据，即在当前任务阶段时间内，若其失效判据满足则判定任务失败，系统无法进入下一任务阶段，反之则在当前任务阶段时间结束后自动接入下一状态。

2.根据权利要求1所述的基于AltaRica的航电系统动态重构建模方法，其特征在于，所述的步骤二中，所述系统功能模型的具体建模过程如下：

(1)以系统功能框图为输入，构建系统顶层功能模型，描述系统功能定义；

(2)以系统架构为输入，构建系统架构组成模型，并定义各单元输入/输出端口信息；

(3)以单元实际工作模式为输入，定义单元工作状态信息；

(4)以系统架构为输入，构建正常状态下各单元之间、单元与系统之间的交互关系。