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人联网(the Internet of People,IoP)是一种以人为中心的新型实时交互式物联网,它的服务理念聚焦于用户的个性化需求,为个人带来了更丰富的交互体验。近年来,IoP系统在医疗监护和健康领域有着较为广泛的研究。由于系统中包含了大量与用户联系紧密的服务,而这些服务中即使存在一些微小的错误,都可能伤害到用户甚至对其造成生命威胁,所以对IoP系统进行可靠性分析十分重要。然而,IoP系统不仅具有多层复杂的架构,还具有在多状态之间转变的特性,这使得基于IoP系统的可靠性分析变得十分困难。目前,该领域仍然缺少一种完善的可靠性建模及分析方案。
针对上述问题,本文在基于模型的可靠性分析领域进行了探究,并提出了一种基于体系结构分析与设计语言(Architecture Analysis and Design Language,AADL)的IoP系统可靠性建模及评估方法,该方法首先利用AADL及其附件语言对IoP系统的架构、模式及故障行为进行建模,从而生成了系统的可靠性模型;然后在系统可靠性模型的基础上,从定性、定量两方面对IoP系统的可靠性进行了评估:在定性方面,采用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)和功能危险评估(Functional Hazard Assessment,FHA)对系统故障的根本原因和风险进行了评估;在定量方面,通过结合AADL的Ocarina自动代码生成技术,进一步提出了一个基于半马尔科夫(Semi-Markov Process,SMP)模型的定量评估算法,该算法将系统的AADL可靠性模型转换为SMP模型,实现了对IoP系统多状态转变特性及其整体可靠性的评估。最后通过对相关领域系统的架构模型进行总结,提出了一个IoP系统架构通用模型,并以之为案例验证了所提出方法的有效性和可行性。该方法不仅能对IoP系统进行完善的建模,还能自动、准确的对其进行可靠性评估,具有良好的应用价值。
针对上述问题,本文在基于模型的可靠性分析领域进行了探究,并提出了一种基于体系结构分析与设计语言(Architecture Analysis and Design Language,AADL)的IoP系统可靠性建模及评估方法,该方法首先利用AADL及其附件语言对IoP系统的架构、模式及故障行为进行建模,从而生成了系统的可靠性模型;然后在系统可靠性模型的基础上,从定性、定量两方面对IoP系统的可靠性进行了评估:在定性方面,采用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)和功能危险评估(Functional Hazard Assessment,FHA)对系统故障的根本原因和风险进行了评估;在定量方面,通过结合AADL的Ocarina自动代码生成技术,进一步提出了一个基于半马尔科夫(Semi-Markov Process,SMP)模型的定量评估算法,该算法将系统的AADL可靠性模型转换为SMP模型,实现了对IoP系统多状态转变特性及其整体可靠性的评估。最后通过对相关领域系统的架构模型进行总结,提出了一个IoP系统架构通用模型,并以之为案例验证了所提出方法的有效性和可行性。该方法不仅能对IoP系统进行完善的建模,还能自动、准确的对其进行可靠性评估,具有良好的应用价值。