[发明专利]有异常状态信息的有限状态自动机中故障事件序列的表示方法

说明书

本发明提供一种有异常状态信息的有限状态自动机中故障事件序列的表示方法，首先在对特定系统状态以及相关事件做标记后，以迭代的方式探索并记录所需事件序列，初步得到基本事件序列的集合，和所有系统自动机中不包含异常状态的环，最后将所得到事件序列经过整合即得到该自动机的全部故障事件序列的一般表示，突破了系统自动机仅能基于已发生事件通过转换方程推断当前是否发生错误的限制，也可进一步将异常诊断从多步运算操作转化为简单的搜索操作，无论所分析系统自动机的异常事件序列是否是无限的，该方法都能给出其有限的一般表示。

技术领域

本发明属于信息安全领域，尤其属于异常检测辅助技术领域，涉及一种有异常状态信息的有限状态自动机中故障事件序列的表示方法。

背景技术

许多工程系统，如航空发动机、车辆动力系统、化学过程、制造系统、电机电网、风能转换系统和工业电子设备等，都对其本身的安全运行有一定的要求。而随着科技与社会的不断发展，日常生活生产对这些系统的可靠性和安全性的需求日益增加，因此增强异常检测能力以尽早发现系统可能出现的各种异常，并及时作出反应，避免出现危险情况是一项相当重要的任务。

系统异常一般是指系统的至少一个特征属性或参数与可接受条件之间出现了不被允许的偏差，一般包括执行器的阻塞，传感器的丢失或系统组件的断开等。因此，系统异常通常分为执行器异常、传感器异常和设备异常，这些异常可能会中断控制器对设备的控制动作，产生大量的测量误差，或直接改变系统的动态输入/输出特性，导致系统性能下降，甚至整个系统的损坏和崩溃。为提高系统的可靠性，分析冗余率先在19世纪80年代成为了对系统异常研究的最经典主流方法；而随着时间来到19世纪90年代，控制工程中基于连续模型的定量方法和人工智能中基于静态模型的定性方法也逐步被引入到对系统异常检测的研究。

在1995年前后，控制理论专家Lin和Lafortune在遇到一些实际问题时，寻求一种能够应用逻辑和顺序解决异常检测问题的方法，故而他们创造性地将离散事件系统引入到异常检测中来，并提出了基于离散事件系统的可诊断性概念。自从这项开创性的概念被提出以来，基于离散事件系统理论的异常诊断问题逐渐受到越来越多的关注。在理论上，相关新的概念被不断提出并完善，相关分析架构也从集中式逐步拓展到分散式、分布式，而一些具体的如故障预测、传感器激活、主动诊断和容错控制等问题也被逐渐提出并解决；在应用上，许多应用领域逐步引入了这一理论成果，并在所属领域提供了已建立的相关概念的证明和良好的使用效果；可以说，对基于离散事件系统理论的异常检测的研究依旧是当下的研究热点。

发明内容

本发明解决了对有异常状态信息的有限状态自动机中异常事件序列表示的问题，提供一种有异常状态信息的有限状态自动机中故障事件序列的表示方法，首先在对特定系统状态以及相关事件做标记后，以迭代的方式探索并记录所需事件序列，初步得到基本事件序列的集合，和所有系统自动机中不包含异常状态的环，最后将所得到事件序列经过整合即得到该自动机的全部故障事件序列的一般表示，突破了系统自动机仅能基于已发生事件通过转换方程推断当前是否发生错误的限制，也可进一步将异常诊断从多步运算操作转化为简单的搜索操作，无论所分析系统自动机的异常事件序列是否是无限的，该方法都能给出其有限的一般表示。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：有异常状态信息的有限状态自动机中故障事件序列的表示方法，包括如下步骤：

S1，标记集合，加入相关事件：对于给定的系统自动机以及自动机中的异常状态信息，根据条件找到相应状态，并为每个状态标记一个事件集合，将状态所对应的相关事件加入其中；所述给定系统的确定性有限状态自动机表达式为：

G＝(X,E,δ,X₀,X_m),

其中，X为有限状态集，E为有限事件集，δ:X×E→X为状态转移方程，将状态转移方程拓展为对一个事件序列的状态转移，即δ:X×E^*→X，其中E^*表示基于E的所有有限事件序列的集合，为初始状态，为标记状态；