基于体系结构的C~4ISR系统可靠性建模及分配方法研究

论文摘要

可靠性分析与设计是C~4ISR系统总体设计的重要环节。C~4ISR系统作为现代作战体系的神经中枢,能否在复杂多变的战场环境下保持高可靠性将直接影响到C~4ISR系统作战效能。因此,在C~4ISR系统建设过程中必须充分重视其可靠性分析与设计,保证研制成功的系统有较高的可靠性和生存能力。在系统可靠性分析过程中,可靠性指标的制定、模型的建立以及分配方法的选取是密不可分的。对于复杂的C~4ISR系统,能否提出合理的可靠性指标体系,建立准确的可靠性模型,并选取与之相适应的可靠性分配方法是C~4ISR系统可靠性分析的首要问题。同时,由于系统的复杂性,传统的可靠性分析方法很难直接应用于C~4ISR系统。随着体系结构技术的不断发展,及其在系统分析与设计中的广泛应用,如何将体系结构技术应用于C~4ISR系统可靠性分析与设计成为一个亟待解决的问题。论文针对目前C~4ISR系统可靠性分析存在的上述问题,提出了利用体系结构对C~4ISR系统进行可靠性分析的方法。主要研究了以下几个方面的内容:(1)提出了基于体系结构的C~4ISR系统可靠性指标及可靠性参数可靠性指标是可靠性分析与设计的基础。通过对体系结构框架的分析,结合系统可靠性分析的理论与方法,对C~4ISR系统可靠性指标体系进行研究。通过分析相关体系结构产品之间的关系及其在系统可靠性分析中的作用,提出了由作战到系统的可靠性指标及可靠性参数。(2)研究了基于体系结构的C~4ISR系统可靠性建模方法通过对体系结构产品描述模型的分析,建立相应的系统可靠性框图模型、可靠性网络图模型。给出了相关体系结构产品、可靠性框图模型及可靠性网络图模型的形式化描述方式。设计了将体系结构产品描述模型转化为基本可靠性模型的计算机程序算法。(3)研究了基于体系结构的C~4ISR系统可靠性分配方法在阐明了C~4ISR系统各层次可靠性指标,并建立了系统可靠性模型的基础上,对传统的考虑重要度和复杂度的可靠性分配方法加以改进,重新定义系统重要度和复杂度,给出计算方法。并提出比较矩阵的方法解决“多对多”的分配问题。综合两种方法,提出适应于C~4ISR系统体系结构、指标特性的可靠性分配方法。最后,在理论方法研究的基础上,以“某野战导弹防空指挥信息系统”为案例,对该指挥信息系统的可靠性指标、建模及分配进行研究,检验了论文提出方法的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 4ISR系统可靠性研究的必要性和重要意义'>1.1.1 C⁴ISR系统可靠性研究的必要性和重要意义
• 4ISR系统可靠性分析与设计存在的问题'>1.1.2 C⁴ISR系统可靠性分析与设计存在的问题
• 1.1.3 本文研究问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 体系结构
• 1.2.2 DoD AF
• 1.2.3 可靠性分析与设计
• 1.2.4 基于体系结构的可靠性研究
• 1.2.5 发展趋势与问题
• 1.3 本文主要工作和结构
• 第二章 基于体系结构的C4ISR系统可靠性总体分析
• 2.1 DoD AF及其体系结构产品分析
• 4ISR系统可靠性指标及参数分析'>2.2 C⁴ISR系统可靠性指标及参数分析
• 4ISR系统可靠性指标分析'>2.2.1 C⁴ISR系统可靠性指标分析
• 4ISR系统可靠性参数分析'>2.2.2 C⁴ISR系统可靠性参数分析
• 4ISR系统可靠性建模分析'>2.3 C⁴ISR系统可靠性建模分析
• 2.4 考虑重要度和复杂度的可靠性分配方法
• 2.5 小结
• 4ISR系统可靠性建模研究'>第三章 基于体系结构的C⁴ISR系统可靠性建模研究
• 3.1 基本可靠性模型及其形式化描述
• 3.1.1 可靠性框图模型
• 3.1.2 可靠性网络图模型
• 3.2 相关体系结构产品及其形式化描述
• 3.2.1 高级作战概念图OV-1
• 3.2.2 作战节点连接能力描述OV-2
• 3.2.3 作战信息交换矩阵OV-3
• 3.2.4 作战活动模型OV-5
• 3.2.5 系统接口描述SV-1
• 3.2.6 系统通信描述SV-2
• 3.2.7 系统功能描述SV-4
• 3.2.8 作战活动到系统功能跟踪矩阵SV-5
• 3.2.9 系统数据交换矩阵SV-6
• 3.3 可靠性模型生成算法
• 3.3.1 作战使命可靠性模型
• 3.3.2 作战活动可靠性模型
• 3.3.3 节点连接可靠性模型
• 3.3.4 系统功能可靠性模型
• 3.3.5 系统通信可靠性模型
• 3.4 小结
• 第四章 基于体系结构的C4ISR系统可靠性分配方法
• 4ISR系统可靠性分配方法分析'>4.1 基于体系结构的C⁴ISR系统可靠性分配方法分析
• 4ISR系统可靠性分配类型'>4.1.1 基于体系结构的C⁴ISR系统可靠性分配类型
• 4.1.2 基于体系结构的复杂度的定义和度量
• 4.1.3 基于体系结构的重要度的定义和度量
• 4.1.4 基于比较矩阵的可靠性分配方法
• 4ISR系统各层次可靠性分配方法的选取'>4.1.5 C⁴ISR系统各层次可靠性分配方法的选取
• 4ISR系统各层次可靠性指标参数的分配'>4.2 C⁴ISR系统各层次可靠性指标参数的分配
• 4.2.1 作战使命到作战活动可靠性分配
• 4.2.2 作战活动内可靠性分配
• 4.2.3 信息流到需求线可靠性分配
• 4.2.4 作战活动到系统功能可靠性分配
• 4.2.5 系统功能到系统可靠性分配
• 4.2.6 需求线到系统接口、系统通信可靠性分配
• 4.3 小结
• 第五章 基于体系结构的系统可靠性建模及分配案例研究
• 5.1 案例研究
• 5.1.1 某野战导弹防空指挥信息系统概述
• 5.1.2 某野战导弹防空指挥信息系统可靠性建模及分配
• 5.2 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要贡献
• 6.2 今后进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 体系结构产品目录
• 附录B 体系结构产品开发顺序图