《大型多任務多階段任務系統的可靠性建模與分析》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由武小悅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大型多任務多階段任務系統的可靠性建模與分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：武小悅
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大型多任務多階段任務系統（PMS）指具有單元數量多、多任務等特點的PMS。本項目研究的主要內容包括：大型多任務PMS可靠性要求的規範化描述方法，此類系統的計算機輔助可靠性建模方法，基於二元決策圖（BDD）模型、連續時間Markov鏈（CTMC）模型的大型多任務PMS的可靠性建模的多種方法和高效表示形式（包括：BDD與CTMC結合、代數決策圖、稀疏矩陣等）、模型的高效解析求解算法，運用重要度抽樣法等提高基於CTMC的PMS可靠性模型的仿真求解效率。通過對這幾種不同類型PMS可靠性模型的驗證對比分析，研究給出各種模型算法的適用性原則。本項目研究的問題是從我國航天工程系統需求中提煉出的科學問題，採用的研究方法具有重要的理論價值和創新性，將為相關大型多任務PMS的可靠性建模分析提供理論方法支持。項目的成果可為我國航天工程系統套用提供關鍵技術。
結題摘要
多階段任務系統（phased mission systems, PMS）是指順序執行一系列不同任務的系統，是一類在實際工程套用中常見的系統。航天航空和高性能計算等領域中的許多關鍵任務系統都屬於這類系統。大型多任務多階段任務系統（PMS）指具有單元數量多、階段數量多，任務類型多等特點的PMS。 本項目研究的主要內容包括：大型多任務PMS及任務可靠性要求的規範化描述方法；大型多任務PMS的可靠性建模及表示方法；大型多任務PMS可靠性模型的高效求解算法。各種模型與算法的驗證與對比分析。 本項目取得了如下研究成果： （1） 提出了基於XML的多視圖任務可靠性要求規範化描述方法。這種描述方法將系統資源與系統任務描述相分離，適用於描述PMS的層次性、階段性和動態性。 （2） 給出了若干大型多任務PMS的任務可靠性建模與計算分析方法。包括：二元決策圖（BDD）模型、連續時間Markov鏈（CTMC）模型及Monte Carlo等方法。提出了一種適合於PMS的BDD數據結構及BDD模型生成算法; 給出了一種基於故障樹模型的限制抽樣算法; 提出了CTMC轉移速率矩陣的稀疏矩陣存儲策略; 基於Krylov子空間的CTMC模型求解方法; 一種基於行為向量的任務可靠性求解方法。 （3）對各種算法進行了對比分析與驗證。研究表明，基於故障樹模型的限制抽樣法與基於CTMC模型的Krylov子空間算法是較好的兩種求解大型PMS任務可靠性的建模分析算法。項目研究成果已成功套用於我國載人航天工程與衛星導航工程的測控通信系統的任務可靠性評估分析, 實現了對於具有多達180個任務階段,單階段 80個以上單元的PMS的任務可靠性量化評估分析。相關理論成果已發表在國內外刊物與學術會議，開發的相關軟體已獲國家軟體著作權。
