专利名称：一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法，它适用于可靠性评估和可靠性验证以及质量控制等问题，属于可靠性与系统工程技术领域。
背景技术：
可靠性验证统计试验广泛应用于工业生产、航空航天等领域，它是为验证产品可靠性是否达到规定要求而进行的试验。通过试验可以发现产品在设计和工艺等方面存在的问题。通过对出现的故障进行分析，可以找到故障模式和发生故障的原因，并针对具体原因采取纠正措施，从而保证系统达到预定的可靠性设计指标。因此，可靠性验证统计试验是可靠性工程的重要组成部分，也是提高系统可靠性的有效措施。
通常，通信系统由硬件分系统和软件分系统共同组成，这里，硬件分系统指构成通信系统的计算机及其电子线路、电子元器件等物理设备；软件分系统指管理通信系统中各独立硬件使其协调工作，并提供具体功能的程序及相关技术文档资料，主要包括硬件设备运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。其中，硬件分系统的可靠性称为硬件可靠性，软件分系统的可靠性称为软件可靠性。现行针对通信系统的可靠性验证统计试验一般将整个通信系统作为一个整体进行考核验证，需要的试验样本量较大，试验时间过长，在工程上难以接受。另一方面，在通信系统的研制过程中，系统的硬件分系统或组成设备已经进行了充分地验证考核试验，需要充分利用这些硬件试验信息，进行系统可靠性统计试验方案的设计，从而达到节约试验样本量和试验时间，节省经费的目的。为此，本发明给出了一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法。
发明内容
(I)本发明的目的:针对硬件可靠性已经得到充分考核的通信系统，利用硬件分系统可靠性试验信息，突出考核通信系统的软件可靠性，提供一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法。该发明通过给出一定条件下通信系统软件可靠性的统计试验方案，结合硬件分系统试验数据与软件分系统试验的无故障数据对系统可靠性进行评估，并将评估结果与系统可靠性指标比较，从而选取经济可行、符合工程实际的统计试验方案。(2)技术方案:通信系统由硬件分系统和软件分系统共同组成，其中硬件分系统指构成通信系统的计算机及其电子线路、电子元器件等物理设备；软件分系统指管理通信系统中各独立硬件使其协调工作，并提供具体功能的程序及相关技术文档资料，主要包括硬件设备运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。通信系统的可靠性指标通常要求为:在给定任务时间h和置信度Y下，要求该系统可靠度置信下限RJtci)不小于可靠度规定值％。其中，任务时间h、置信度Y和可靠度规定值Rtl由用户根据其需求提出。在系统硬件可靠性已经充分考核的条件下，根据系统使用的任务剖面，重点考虑系统软件可靠性，可以有效缩短系统可靠性试验时间。由于系统可靠度置信下限不能表示为硬件可靠度置信下限和软件可靠度置信下限的解析表达式，因此，需要在设计可靠性统计试验方案时，充分利用硬件分系统试验数据，首先结合系统的可靠性要求，取一个比系统可靠性要求更高的软件可靠性要求，按照
图1所示的流程设计相应的软件可靠性无故障统计试验方案(由于通信系统软件在进行软件测试时，发现故障后均会按要求进行有效归零，因此，归零后状态下的软件分系统可靠性试验数据表现为无故障数据)；然后，利用该方案下的软件分系统无故障试验数据，结合硬件分系统试验数据，基于竞争性失效模型，计算系统的可靠性置信下限，如果满足系统可靠性要求，则该无故障统计试验方案为可用备选方案，否则，该无故障统计试验方案不可用，需要提高软件可靠性要求，利用前述步骤，继续设计方案，并评估其系统可靠性，直到达到系统可靠性要求，得到可用的备选方案；对于一个备选方案，如果认为试验样本量或试验时间过大，可以适当降低软件可靠性要求，进一步设计试验次数更少的无故障统计试验方案，不过降低的软件可靠性要求一定要高于系统可靠性要求。在上述设计思想下，需要基于硬件分系统试验数据和软件分系统可靠性无故障试验数据，进行系统可靠性评估，进而利用该评估方法，结合软件可靠性无故障统计试验方案进行系统可靠性统计试验方案设计。本发明所述的一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法，其具体实施所涉及到的理论依据如下:①基于置信分布的系统可靠性评估方法一个通信系统的失效可以是硬件分系统失效，也可以是软件分系统失效，因此，可以把该系统看作是其硬件分系统和软件分系统的一个串联系统，如图2所示。假定硬件分系统和软件分系统寿命均服从指数分布，而相应的失效率依次为入11和λ s，则系统失效率入可表示为λ = λ h+ λ s(I)由式(I)可知，只要得到硬件分系统和软件分系统的失效率，则系统的失效率即可得到；进一步，只要得到硬件分系统和软件分系统的失效率分布，则使用蒙特卡洛模拟方法，即可得到系统的失效率分布，相应的系统可靠性指标均可根据该系统失效率分布得到。设X1, X2,…，X1^来自指数分布
权利要求
1.一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法，其特征在于:该方法具体步骤如下: 步骤一:首先根据通信系统硬件分系统试验数据计算硬件分系统失效率的分布；如果硬件分系统试验数据是完全数据，则采用下列式(13)、(14)计算
全文摘要
一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法，它有八大步骤首先根据一定时间和条件下系统的可靠性要求R0，确定硬件可靠性高于系统可靠性要求，再给定一个高于R0的软件可靠性要求R0S，利用贝泽—普拉特近似计算软件可靠度置信下限，得到相应的无故障统计试验方案；然后结合硬件试验数据和软件无故障试验时间计算给定任务时间t0下的系统可靠度置信下限将与系统可靠性要求进行比较，判断该方案是否可选方案，若不是可选方案则提高软件可靠性要求继续搜索；若是可选方案则从经济可行性和其他实际条件出发，选择调整R0S继续搜索或是确定为最终方案；通过开展上述过程，可筛选出既经济可行，又符合工程实际的通信系统可靠性统计试验方案。
文档编号G06F17/50GK103218495SQ20131014330
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者杨军, 秦晋, 赵宇 申请人:北京航空航天大学