CN109459629B - 一种基于恢复率的恢复能力评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于恢复率的恢复能力评估方法，其步骤如下：步骤一、确定实验方案：通过成败型试验确定样本量，确定实验方案；步骤二、样本分配抽样：将确定的样本可采用按比例分层抽样分配；步骤三、故障注入试验：选取不损坏系统的故障人为的引入系统中，造成系统部分功能失效；步骤四、重构效果恢复对比：当发生故障时系统会重构以恢复丧失的功能，通过对比，判断重构后系统是否恢复以丧失功能；步骤五、参数评估；通过以上步骤，可以评价当系统发生故障后系统恢复到原有性能的能力，通过评估恢复能力可以提高系统的容错性和可用性。本方法简单实用，实施容易，具有推广应用价值。
Description
技术领域：
本发明提出了一种基于恢复率的恢复能力评估方法，属于恢复能力评估技术领域。
背景技术：
航空电子系统正朝着结构复杂化、高度集中化发展，但由于电子系统极易损坏。因此，电子系统故障自修复的研究具有极其重要的意义。
航空电子重构技术是新一代综合航空电子系统的重要标志。对系统的重构效果的研究可以提高系统的容错能力，改善系统的可用性，当系统发生故障之后迅速恢复丧失功能。重构主要有较小重构、较大重构和降级重构三种类型，分别处理不同的系统故障。重构依托系统自身的功能冗余，当系统发生故障时能够得以恢复，当航空电子系统某一部件发生故障时，通过重构会将这一部件的功能效果分配给健全的部件，以补偿失效部件的影响。
故障恢复是指系统出现故障后，最大概率的保证系统正常运行，是容错系统重要的环节，容错系统通过处理检测到的可恢复故障(如临时故障)、利用重组处理不可恢复(如永久硬件故障)，从而实现系统重构和容错，其作用是恢复已丧失的功能，使系统自动恢复到正常工作状态。但航空电子系统一旦发生故障进行重构之后能否恢复已丧失的功能还需研究。
基于恢复率的恢复能力评估方法是通过对比系统发生故障后能否恢复已丧失的功能或恢复的程度来评估系统的恢复能力。
发明内容：
(一)本发明的目的
本发明提出了基于恢复率的恢复能力评估方法。合理的样本量是进行评估的前提条件。本发明的目的是在通过对比系统发生故障后能否恢复已丧失的功能或恢复的程度来评估系统的恢复能力。
(二)技术方案
本发明提出一种基于恢复率的恢复能力评估方法，该方法可以利用成败型试验确定样本量，然后通过故障注入试验对系统的恢复能力进行评估；
本发明提出的一种基于恢复率的恢复能力评估方法，其具体步骤为：
步骤一、确定实验方案：通过成败型试验确定样本量，确定实验方案；
步骤二、样本分配抽样：将确定的样本可采用按比例分层抽样分配；
步骤三、故障注入试验：选取不损坏系统的故障人为的引入系统中，造成系统部分功能失效；
步骤四、重构效果恢复对比：当发生故障时系统会重构以恢复丧失的功能，通过对比，判断重构后系统是否恢复以丧失功能；
步骤五、参数评估；
其中，在步骤一中的所述的“成败型试验”，其具体内容为：成败型试验由n次相同的试验组成，而每一次试验的结果只能是成功或失败，每一次试验是相互独立且产品成功的概率是保持不变的；
其中，在步骤一中的所述的“成败型试验”，其具体做法为：确定足够多的试验样本量n，初步估计所需样本量大小时，可用如下公式：
式中，Q代表最低可接受恢复率，α＝1-γ，其中γ为置信度，Ns代表最少样本量，是每次重构恢复全部成功无一失败时达到Q1所需要的样本量，应为正整数；试验用样本量至少应等于或大于此式确定的Ns值。
其中，在步骤二中的所述的“样本分配抽样”，其具体做法为：可采用按比例分层抽样分配方法
ni＝nCpi
式中，Qi代表产品数量，Ti代表工作时间系数，λi代表故障率，Cpi代表相对发生频率，ni代表分配的验证样本量。
其中，在步骤三中的所述的“故障注入试验”，其具体做法为：用人工或自动的方法在不损坏产品的情况下有目的产生故障并工作于系统中，使产品产生错误或失效的发生，同时观测和记录产品对注入故障的反映信息，故障注入的一般方法有：
(1)用故障部件代替正常部件；
(2)加入或去掉不易觉察的元器件；
(3)人为开路或短路；
(4)人为制造失调；
(5)人为信号超差；
(6)通过软件模拟某种故障特性
其中，在步骤四中的所述的“重构效果恢复对比”，其具体做法为：当系统发生故障时系统的重构模块就决定是否需要进行一次重构以及重构的程度如何，当系统完成重构之后，对比系统是否完全恢复丧失功能。
其中，在步骤五中的所述的“参数评估”，其具体做法为：
式中，λ代表恢复率，λi代表第i个故障模式的故障率，λdi代表第i个故障模式功能恢复后的故障率。
通过以上步骤，可以评价当系统发生故障后系统恢复到原有性能的能力，通过评估恢复能力可以提高系统的容错性和可用性。
(三)优点与功效
本发明提出的基于恢复率的恢复能力评估方法，具有如下优点与积极效果：
(1)本发明对系统发生故障后的恢复能力进行评估，更强调系统发生故障
后系统能否恢复丧失的系统功能及恢复能力的好坏。
(2)本发明提出的试验样本选取与分配原则容易理解，工程操作性强，同时，对于传统的数据处理方法，本发明适应性强。
(3)本发明可通过成败型试验确定样本量并采用适当的分配抽样可使评价结果更加合理，准确。
(4)本方法简单实用，实施容易，具有推广应用价值。
附图说明：
图1基于故障率的恢复能力评估方法示意框图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步说明。
见图1，本发明提出的基于恢复率的恢复能力评估方法，具体步骤如下：
一、确定实验方案；
本发明需要足够的试验样本量n，确定样本量是重要的工作内容之一。可通过下式初步估计样本量大小。
式中，Q代表最低可接受恢复率，α＝1-γ，其中γ为置信度，Ns代表最少样本量，是每次重构恢复全部成功无一失败时达到Q1所需要的样本量，应为正整数。试验用样本量至少应等于或大于此式确定的Ns值。
选取的n个样本中包含F个失败，规定正整数C，如果F＜C则认为合格，如果F≥C则认为不合格。C为不合格判定数，试验方案记为(n,C)。N和C只能是正整数。
二、样本分配抽样；
将步骤一所得的样本量采用按比例分层抽样分配方法进行抽样分配
ni＝nCpi
式中，Qi代表产品数量，Ti代表工作时间系数，λi代表故障率，Cpi代表相对发生频率，ni代表分配的验证样本量。
三、故障注入试验；
依据系统故障信息和系统设计FMEA(故障模式及影响分析)报告等确定被评价对象的所有故障模式，通过分析故障模式注入条件，明确由于破坏系统等原因而不能故障注入的故障模式，筛选出可以故障注入的故障模式按步骤一确定的试验方案进行故障注入试验。
四、重构效果恢复对比
观察经过步骤三的系统的重构结果，当系统发生故障时重构模块就决定是否需要进行一次重构以及重构的程度如何，当系统完成重构之后，对比系统是否完全恢复丧失功能，如果完全恢复丧失功能则用“√”表示，否则用“×”表示结果如下列表1所示：
表1
五、参数评估；
将步骤三所得的数据代入下式
式中，λ代表恢复率，λi代表第i个故障模式的故障率，λdi代表第i个故障模式功能恢复后的故障率。
根据λ的大小评估系统恢复能力的好坏。
Claims (1)
1.一种基于恢复率的恢复能力评估方法，其特征在于：其具体步骤如下：
步骤一、确定实验方案：通过成败型试验确定样本量，确定实验方案；
步骤二、样本分配抽样：将确定的样本采用按比例分层抽样分配；
步骤三、故障注入试验：选取不损坏系统的故障人为的引入系统中，造成系统部分功能失效；
步骤四、重构效果恢复对比：当发生故障时系统会重构以恢复丧失的功能，通过对比，判断重构后系统是否恢复以丧失功能；
步骤五、参数评估；
在步骤一中的所述的“成败型试验”，其具体内容为：成败型试验由n次相同的试验组成，而每一次试验的结果只能是成功或失败，每一次试验是相互独立且产品成功的概率是保持不变的；该“成败型试验”，其具体做法为：确定足够多的试验样本量n，初步估计所需样本量大小时，能用如下公式：
式中，Q代表最低接受恢复率，α＝1-γ，其中γ为置信度，Ns代表最少样本量，是每次重构恢复全部成功无一失败时达到Q1所需要的样本量，应为正整数；试验用样本量至少应等于、大于此式确定的Ns值；
在步骤二中的所述的“样本分配抽样”，其具体做法为：采用按比例分层抽样分配方法
ni＝nCpi
式中，Qi代表产品数量，Ti代表工作时间系数，λi代表故障率，Cpi代表相对发生频率，ni代表分配的验证样本量；
在步骤三中的所述的“故障注入试验”，其具体做法为：用人工及自动的方法在不损坏产品的情况下有目的产生故障并工作于系统中，使产品产生错误及失效的发生，同时观测和记录产品对注入故障的反映信息，故障注入的方法有：
(1)用故障部件代替正常部件；
(2)加入及去掉不易觉察的元器件；
(3)人为开路及短路；
(4)人为制造失调；
(5)人为信号超差；
(6)通过软件模拟一种故障特性；
在步骤四中的所述的“重构效果恢复对比”，其具体做法为：当系统发生故障时系统的重构模块就决定是否需要进行一次重构以及重构的程度如何，当系统完成重构之后，对比系统是否完全恢复丧失功能；
在步骤五中的所述的“参数评估”，其具体做法为：
式中，λ代表恢复率，λi代表第i个故障模式的故障率，λdi代表第i个故障模式功能恢复后的故障率。
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