基于交互马尔可夫链的状态事件故障树时间特性分析

本文探讨了一种基于交互马尔可夫链的状态事件故障树(time properties analysis of state/event fault trees)的时间特性分析方法，适用于组件基础系统(Component based systems)的安全性和可靠性评估。状态事件故障树是一种建模技术，用于描述构件化嵌入式系统的失效因果链，其中顶层事件表示失效的结果。通过分析顶层事件的平均发生时间，可以获取系统的平均失效时间参数，为系统安全评估提供依据。 在状态事件故障树中，由于缺乏严格的语义定义，需要将其形式化以便进行定量分析。文章提出了一种创新的方法，首先利用交互马尔可夫链(Interactive Markov chains)精细化交互动作，构建接口交互马尔可夫链模型，以此为基础描述故障树的组件和逻辑门的语义。接着，通过并行组合组件和逻辑门的形式语义模型，构建整个故障树的模型，并应用弱互模拟(Weak bisimilarity)来简化状态空间。然后，根据状态事件故障树的形式语义，作者给出了计算顶层事件平均发生时间的方法。最后，论文通过飞机着陆雷达控制系统和喷淋防火系统的实例，展示了状态事件故障树时间特性分析的应用。 此方法为组件化系统提供了新的失效时间特性分析手段，对于故障预测、系统设计优化以及风险控制具有重要意义。关键词包括状态事件故障树、交互马尔可夫链、平均时间分析以及形式化方法。文章归类于计算机科学领域的程序设计与系统结构(中图法分类号:TP311)。 参考格式： 徐丙凤，黄志球，胡军，魏欧，李伟湋. 一种状态事件故障树的时间特性分析方法. 软件学报, 2015, 26(2): 427−446. http://www.jos.org.cn/1000-9825/4562.htm 英文引用格式： XuBF, HuangZQ, HuJ, WeiO, LiWW. "A method for time property analysis of state/event fault trees". Journal of Software, 2015, 26(2): 427−446. [doi:10.13328/j.cnki.jos.004562]