基于多值決策圖的物聯(lián)網(wǎng)可信性評估與優(yōu)化.pdf

1、作為近些年科技發(fā)展的熱點，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在智能家居、智能交通、食品農(nóng)業(yè)等方面得到廣泛的發(fā)展。各種多功能動態(tài)部件越來越多地出現(xiàn)在人類的社會生活中。物聯(lián)網(wǎng)將逐漸成為人與社會生活中的任何物品之間連接的樞紐，其可信性的高低將會對社會生活及生產(chǎn)發(fā)展都產(chǎn)生重要影響。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可信性是度量物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在指定工作環(huán)境和工作時間內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)能否正常工作的重要指標(biāo)，即無論遇到任何已考慮到的各種環(huán)境，都能夠保證網(wǎng)絡(luò)連通和系統(tǒng)穩(wěn)定，對系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)程的協(xié)調(diào)，完成數(shù)據(jù)的辨認(rèn)

2、、采集、傳輸、分析，進(jìn)而實現(xiàn)對物品的智能管理。作為一個復(fù)雜的大型系統(tǒng)，系統(tǒng)可信性的研究對于物聯(lián)網(wǎng)在未來的發(fā)展中的設(shè)計和實施具有重要的意義。
　　在分析具有動態(tài)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的故障模式方面，長久以來動態(tài)故障樹理論被廣泛應(yīng)用。多值決策圖理論對于離散多值的邏輯函數(shù)分析方面，是一種代表性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。長期以來，對于具有動態(tài)失效模式的復(fù)雜系統(tǒng)，通常動態(tài)故障樹對其可信性的分析具有很有效的作用。同時為了提高在可信性分析中的效率，提出了各種模塊化方法，但

3、對于現(xiàn)實情況中，部件間具有相關(guān)性的大型動態(tài)子樹，應(yīng)用模塊化方法導(dǎo)致的狀態(tài)空間爆炸問題顯得尤為突出。針對大型而復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)，本文基于多值決策圖(Multiple-valued Decision Diagrams，MDD)的動態(tài)故障樹(Dynamic Fault Trees，DFT)的分析方法，在系統(tǒng)設(shè)計、實施及維護(hù)優(yōu)化階段對系統(tǒng)可信性的分析計算具有重要的意義。
　　針對物聯(lián)網(wǎng)可信性，本文的主要工作包含如下內(nèi)容:
　　(1)從物

4、聯(lián)網(wǎng)整體構(gòu)造出發(fā)，考慮系統(tǒng)各層子結(jié)構(gòu)與部件結(jié)構(gòu)功能，引入物聯(lián)網(wǎng)可信性綜合評價體系，闡述了在物聯(lián)網(wǎng)可信性分析過程中可能遇到的相關(guān)問題及其特性。在描述大型容錯系統(tǒng)的失效模式方面，動態(tài)故障樹通常具有很好的效果。為適應(yīng)當(dāng)前日益復(fù)雜化、大型化的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)而引出基于多值決策圖的動態(tài)故障樹分析方法針對其可信性進(jìn)行分析。該方法引入動態(tài)邏輯門描述了部件及系統(tǒng)間的影響關(guān)系，利用多值變量對動態(tài)門進(jìn)行編碼，進(jìn)而可以刻畫出整個系統(tǒng)的各種動態(tài)和靜態(tài)失效行為。結(jié)

5、果獲得的系統(tǒng)MDD簡練且形象地刻畫了系統(tǒng)的故障模式。并以實際動態(tài)故障樹為例進(jìn)行驗證，對得到的MDD進(jìn)行失效率的計算，評估其可信性。通過實現(xiàn)結(jié)果可以看出，同為大型容錯系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，該方法具有很好的應(yīng)用價值。
　　(2)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)各部件節(jié)點出發(fā)，介紹了物聯(lián)網(wǎng)故障中常見情況。考慮物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸邊和節(jié)點的可信性，分析了基于通信故障、終端設(shè)備故障的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的傳輸路徑故障。針對某時刻下系統(tǒng)部件處于某狀態(tài)的概率，基于馬爾科