基于元胞自动机的复杂系统可用性确定方法

摘要

基于元胞自动机的复杂系统可用性确定方法，首先依据复杂网络系统各部分之间结构关系和功能关系建立网络系统模型，然后确定网络节点的可靠性参数，最后用元胞自动机算法和蒙特卡罗仿真对复杂网络系统可用性进行确定。本发明与传统的可用性评价方法相比，元胞自动机不存在组合爆炸和无法求解的问题，且能进行平行计算，大大减少了计算量，提升了计算的效率，从而能对大型复杂的网络系统进行可用性确定，为我国大型复杂网络系统的研制建设提供重要的专业技术支持。

主权项

基于元胞自动机的复杂系统可用性确定方法，其特征在于步骤如下：(1)根据复杂网络系统的拓扑结构，建立网络系统可用性模型，用于表示复杂网络系统中各节点之间结构关系，源节点只有输出连接弧，目标节点只有输入连接弧；(2)对所述网络系统可用性模型进行蒙特卡罗仿真，确定网络系统中每个节点的节点状态；具体为：(2.1)对网络系统模型中每个节点的转换时间(t₁,t₂…t_n)进行直接蒙特卡罗抽样，取节点转换时间抽样的最小值作为网络系统变迁发生的时刻T；(2.2)若节点为可修复节点，则通过公式确定该节点T时刻的可用性A(T)，λ表示该节点故障率，μ表示该节点的故障修复率；若节点为不可修复节点，则通过公式计算该节点T时刻的可靠性R_i(T)，其中，i∈{1,2,…,n}；n为节点的个数；(2.3)当R_i(T)>θ时，节点i状态w_i＝1，否则w_i＝0，θ为预设的可靠性阈值；(3)根据步骤(2)得到的网络节点状态，利用元胞自动机方法对所述复杂网络系统的连通性进行分析，从而确定网络系统的连通性，若网络系统是连通的，则令计数值Num＝Num+T，Num的初始值为0，若网络系统是不连通的，则令计数值Num＝Num；(4)若T＜T_m，则返回步骤(3)重新确定网络系统连通性，若T≥T_m，则进入步骤(5)；T为节点转换时间抽样的最小值，T_m表示网络系统预定的任务时间；(5)通过公式计算网络系统的可用性A，式中t_m表示仿真周期中网络系统有效运行时间，且t_m＝Num。