[发明专利]一种基于时间扩展petri网的嵌入式软件可靠性评估方法

摘要

本发明公开了一种基于时间扩展petri网的嵌入式软件可靠性评估方法，属于软件可靠性技术领域。所述的方法包括确定评估对象绘制软件体系结构的基于时间扩展的petri网模型、构建软件系统的可达状态标识转移图、获得组件可靠度和变迁可靠度、构建状态转移矩阵、软件系统可靠度计算和灵敏度计算。本发明方法对petri网进行了时间方面的扩展，通过加入延时、时序方面的因素提高了对实时嵌入式软件的描述能力，并引入相关可靠性，将这些特点运用到可靠性评估中；本发明克服了采用路径的模型计算方法较为复杂并且可能不太准确的问题；可识别影响软件系统可靠度的关键组件。

主权项

一种基于时间扩展petri网的嵌入式软件可靠性评估方法，其特征在于：包括以下几个步骤，步骤一：确定评估对象，绘制软件体系结构的基于时间扩展的petri网模型；确定软件系统的功能组件名称和变迁名称，对于软件系统中的功能组件的集合确定为petri网中的库所，通过令牌在库所中的转移来描述软件系统的运行，绘制软件体系整体的petri网模型；步骤二：构建软件系统的可达状态标识转移图；Petri网模型通过令牌的运行来模拟整个软件系统的运行，在某一时刻如果功能组件获得令牌则处于运行状态，通过令牌的转移获得整个系统的可达状态标识，进而得到petri网的可达状态标识转移图；步骤三：获得组件可靠度和变迁可靠度；根据软件测试数据和失效数据，确定各个组件的单独的组件可靠度；根据系统运行情况，对于Petri网模型中的瞬时变迁，根据运行情况，确定瞬时变迁概率，并满足∑jpij＝1，其中pij表示系统正常从状态i运行到状态j的转移概率；对于时间变迁，一方面，如果具有延时方面的可靠性，根据系统运行情况，确定各个并行变迁Ti′的运行时间段[Til′,Tiu′]，然后得到合并之后的并行变迁T′的期望运行时间段[max(T1l′,T2l′,…,Tnl′),max(T1u′,T2u′,…,Tnu′)]，n表示并行功能组件数，T′＝T1′,T2′,…Ti′,…,Tn′，根据系统对于延时的要求t′，得到变迁可靠度RT′为：RT′＝t′/(max(T1u,T2u,…,Tnu)‑max(T1l,T2l,…,Tnl))，另一方面，如果具有时序方面的可靠性，根据时序公式得到合并后的并行变迁T′的时序逻辑公式，根据系统实际运行情况，计算得到变迁可靠度。步骤四：构建状态转移矩阵；根据步骤三获得的各个组件可靠度和变迁可靠度，构建软件系统的状态转移矩阵，假设软件系统由n个可达状态构成{M1,…,Mn}，其中M1为初始可达状态，Mn为终止可达状态；对现有状态空间进行扩充，加入两个吸收状态S和吸收状态F，其中吸收状态S代表软件正确完成并结束的概率，该吸收状态S只能由最终可达状态Mn转移得到，吸收状态F为软件某一个可达状态发生失效，由任意可达状态获得，扩充可达状态空间，得到状态转移矩阵为M＝{S,F,M1,…,Mn}；步骤五：软件系统可靠度计算；根据步骤四得到的状态转移矩阵M，采用下述公式计算软件系统可靠度Rs：Rs=(-1)n+1|E||I-M|×Rn]]>其中，I为单位矩阵，E为矩阵中删除第n行和第1列后的矩阵，Rn为第n个可达状态的可靠度；步骤六：灵敏度计算；假设组件可靠度为RSi，而将第一步中建立petri网模型中其它所有组件可靠度和转移概率参数视为常数，这时软件系统可靠度函数就变为Rs＝f(Ri)，令组件可靠度Ri在闭区间[Rl,Rh]内变化，ΔRi＝Rh‑Rl，则软件系统可靠度Rs的变化值为ΔRs＝f(Rh)‑f(Rl)；组件可靠度的灵敏度定义为：ΔRs/ΔRi；分析状态转移概率灵敏度时，假设状态i和状态j间转移概率为pij，而将petri网模型中其它所有组件可靠度和除pij之外的转移概率参数视为常数，这时软件系统可靠度函数就变为Rs＝f(pij)；令pij在闭区间[pl,ph]内变化，Δpij＝ph‑pl；则软件系统可靠度Rs的变化值为f(ph)‑f(pl)；功能组件转移概率的灵敏度定义为：ΔRs/Δpij。