一种基于依赖关系网络的效能评估方法与流程

本发明涉及效能评估，尤其涉及一种基于依赖关系网络的效能评估方法。

背景技术：

1、单一装备的效能评价方法目前已发展得较为成熟。常用的如层次分析法、网络分析法、矩阵法、系统效能分析(sea)方法等。这些方法通常结合系统仿真与专家评估，采用分解一聚合思想，将zz能力分解为装备性能指标，对数据规范化处理并自下而上聚合。然而，由于装备体系规模庞大、关系复杂，直接移植系统效能评估方法面临着复杂依赖关系、松耦合性、涌现性等典型体系特征带来的评估挑战。

2、部分待评估体系具有自身的特殊性，各类平台和单元通过在体系中进行快速而频繁的交互，组成体系的各类单元之间具有较大的差异，它们之间的交互关系也非常复杂。而诸多评估方法在复杂依赖关系的量化分析上存在不足，依赖网络是复杂网络中一种解决多层级网络问题的方法，本发明专利可有效解决上述特异体系的复杂关系分析问题。

3、针对上述问题，本发明文件提出了一种基于依赖关系网络的效能评估方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于依赖关系网络的效能评估方法，解决了现有技术中部分待评估体系具有自身的特殊性，各类平台和单元通过在体系中进行快速而频繁的交互，组成体系的各类单元之间具有较大的差异，它们之间的交互关系也非常复杂。而诸多评估方法在复杂依赖关系的量化分析上存在不足，依赖网络是复杂网络中一种解决多层级网络问题的缺点。

2、本发明提供了如下技术方案：

3、一种基于依赖关系网络的效能评估方法，包括如下步骤：

4、步骤一、根据体系场景得到体系的fdna模型；

5、步骤二、分析模型中各节点的功能和类型；

6、将模型节点分为五类：

7、(1)检测传输类节点，简称节点s；

8、(2)决策控制类节点，简称节点d；

9、(3)动作运行类节点，简称节点i；

10、(4)辅助保障类节点，简称节点a；

11、(5)能力类节点，简称节点c；

12、步骤三、根据fdna模型和模型中的节点信息得出网络的依赖关系矩阵，所述依赖关系矩阵包括依赖强度(sod)矩阵和依赖关联度(cod)矩阵；

13、步骤四、通过效能聚合函数建立依赖关系矩阵计算体系的效能值。

14、在一种可能的设计中，步骤四中，考虑由系统自身性能退化、故障、误操作等内部因素以及干扰、攻击等外部因素导致的节点效能变化，引入依赖关系健康指数描述链路可靠度，将sod的效能聚合函数设置为：

15、

16、式中，hiij表示节点i到节点j的链路健康指数；0≤hiij≤1；

17、考虑到同类节点失效，节点s1、s2、s3、d1、d2、a依次编号为1～6，节点i的cod函数如下所示：

18、

19、式中：为传感器节点s1、s2、s3的效能均值；βs→i为i类节点对s类节点的综合依赖关键度；为决策节点d1、d2的效能均值；βd→i为i类节点对d类节点的综合依赖关键度。

20、在一种可能的设计中，定义：cod_oj＝∞；s＝d＝i＝a＝0；

21、for每一个nj的供给节点ni do cod_oj＝min(cod_oj,hiijoi+βi)；

22、if ni为s类节点

23、

24、end if

25、if ni为d类节点

26、

27、end if

28、if ni为i类节点

29、

30、end if

31、if ni为a类节点

32、

33、end if

34、end for

35、

36、算法中，分别为节点nj的s类子节点、d类子节点、i类子节点、a类子节点的效能均值；s、d、i、a分别为节点nj的s类子节点、d类子节点、i类子节点、a类子节点的数量；βs、βd、βi、βa为对应的综合依赖关键度参数。

37、在一种可能的设计中，步骤四中，考虑到系统冗余，引入可靠性领域的r/n表决系统：

38、假设，s1、s2、s3为功能完全相同的节点s，即存在系统冗余关系，这些系统通过r/n表决系统形成虚拟节点s及其效能值，各系统输出以概率形式存在，可用效用理论将概率转换为效用值，将n个系统输出排列组合从而计算概率及其累加和，若大于r则认为该r/n表决系统正常运行，故由r/n表决系统聚合的效能近似于计算多冗余系统整体输出大于等于r的概率。

39、在一种可能的设计中，记第i个系统的状态为表示第i个系统输出为1，表示第i个系统输出为1。记r/n表决系统输出为k的概率为p(k)，则输出大于等于r的概率为ps，计算公式分别如下：

40、

41、

42、继而可得到考虑系统冗余关系的效能聚合模型，如下所示：

43、

44、式中，cod_ii为节点i的效能；r可视为系统所受威胁等级。

45、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

46、1、本发明专利考虑到链路健康性，改进后的sod函数更加贴近系统实际情景，有助于提高效能计算的准确性。

47、2、本发明专利考虑到同功能节点大范围受损，引入综合的cod概念帮助捕捉同类节点同时失效的场景，可以更直观地反映出节点失效带来的负面影响，有助于避免过高地评估体系整体效能。

48、3、本发明专利考虑到体系效能评估时存在系统冗余，引入可靠性领域的冗余表决系统，表征系统的冗余关系，可以完善效能评估模型，形成了能够评估系统场景的整体体系效能的方法；

49、本发明中，基于功能依赖网络的fdn分析(fdna)方法是基于效用理论、偏好理论和风险管理的效能评估方法。该方法利用参数描述体系各组件要素的依赖关系，并建立阶段线性的效能聚合模型。既使模型计算量限制在可承受范围之内，又表征出各要素间的依赖关系。因此，在装备系统详细信息尚未完全确定的体系论证阶段，fdna方法能快速评估体系效能。

技术特征：

1.一种基于依赖关系网络的效能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于依赖关系网络的效能评估方法，其特征在于，步骤四中，考虑由系统自身性能退化、故障、误操作等内部因素以及干扰、攻击等外部因素导致的节点效能变化，引入依赖关系健康指数描述链路可靠度，将sod的效能聚合函数设置为：

3.根据权利要求2所述的一种基于依赖关系网络的效能评估方法，其特征在于，定义：cod_oj＝∞；

4.根据权利要求3所述的一种基于依赖关系网络的效能评估方法，其特征在于，步骤四中，考虑到系统冗余，引入可靠性领域的r/n表决系统：

5.根据权利要求4所述的一种基于依赖关系网络的效能评估方法，其特征在于，记第i个系统的状态为表示第i个系统输出为1，表示第i个系统输出为1。记r/n表决系统输出为k的概率为p(k)，则输出大于等于r的概率为ps，计算公式分别如下：

技术总结
本发明属于能评估技术领域，尤其涉及一种基于依赖关系网络的效能评估方法，针对现有的部分待评估体系具有自身的特殊性，各类平台和单元通过在体系中进行快速而频繁的交互，组成体系的各类单元之间具有较大的差异，它们之间的交互关系也非常复杂的缺点，现提出如下方案，包括如下步骤：步骤一、根据体系场景得到体系的FDNA模型；步骤二、分析模型中各节点的功能和类型；步骤三、根据FDNA模型和模型中的节点信息得出网络的依赖关系矩阵；步骤四、通过效能聚合函数建立依赖关系矩阵计算体系的效能值，本发明利用参数描述体系各组件要素的依赖关系，并建立阶段线性的效能聚合模型。既使模型计算量限制在可承受范围之内，又表征出各要素间的依赖关系。

技术研发人员：郭璇,周浩
受保护的技术使用者：武汉慧明和创信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13