一种用于航空电子系统的鲁棒性分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种航空电子系统的鲁棒性的计算方法。
【背景技术】
[0002] 鲁棒性是指一个系统当面临内部结构或外部环境的改变时，也能够维持其功能的 能力。鲁棒性直接影响着网络上层的运行效率。W互联网为例，其研究的目的之一就是在 一些子网和网关发生故障的情况下，网络还能保持基本的通信工作。鲁棒性对于信息网络 的生存能力具有相当的重要性。
[0003]假设每次从网络中去除一个节点，运就等同于去除了与该节点相连的所有的边， 从而可能使得网络中其他节点之间的某些路径也产生中断。如果在移走少部分节点后网 络中的绝大多数节点仍是相连的，那么就称该网络的连通性对节点故障具有"鲁棒性"。但 是，如果去除网络中极少部分度最大的节点后，对整个网络的连通性产生很大的影响，运就 是网络的"脆弱性"。
[0004]航空电子系统实质是计算机网络技术在航空电子技术上的应用。航空电子综合系 统应是一个高可靠性的系统，即在一定的时间范围内不允许系统失效，或者要使失效概率 低至忽略不计的程度。换句话说，航空电子系统应具有较高的鲁棒性，对故障具有一定的容 错能力。对于网络化后的航空电子系统中的任一边或者任一节点产生故障时，会不同程度 地影响航空电子系统的性能。即使在具有容错设计和备份的航电系统中，如果航空电子系 统网络遭到破坏，会导致整个航空电子系统的擁痕。鲁棒性的研究对于综合航空电子系统 的性能评价具有重要的实际意义，并直接影响到航空电子系统的运行效率。
[0005] 发明目的
[0006]为了提高航空电子系统应对故障的能力，本发明的发明目的在于提供一种用于航 空电子系统的鲁棒性分析方法，将航空电子系统网络化，建立了航空电子网络的随机故障 模型，分析了当随机删除航空电子网络若干个节点时对航空电子网络拓扑结构的影响，与 现有的单纯利用渝渗理论的鲁棒性分析方法不同，本发明利用网络最大连通子图和逾渗理 论两种计算方法相结合，计算综合航空电子网络的鲁棒性数值，W此判断整个航空电子系 统的稳定性。
[0007]本发明的发明目的通过W下技术方案实现：
[000引一种用于航空电子系统的鲁棒性分析方法，包含W下步骤：
[0009]步骤一、将所要分析的航空电子系统网络化建立航空电子网络模型；
[0010] 步骤二、建立随机故障模型；
[0011] 步骤S、利用随机故障模型对航空电子网络模型进行故障测试，根据故障产生前 后航空电子网络模型的最大连通子图的比例进行定量计算获取鲁棒性参数G;
[0012] 步骤四、利用复杂网络原理对航空电子网络模型进行计算获取特征参数，根据特 征参数计算得到相变阔值P。；
[0013]步骤五、根据鲁棒性参数G和相变阔值P。，分析航空电子系统的稳定性和可靠性， 得出结论。
[0014] 依据上述特征，所述随机故障模型通过W下方式建立：
[001引 （1)假设：
[0016]A1、不考虑航空电子网络模型中每个节点的权重，W概率P随机产生航空电子网 络模型中的节点进行删除；
[0017]A2、产生故障的节点W及该节点与其他节点相连接的边自行删除；
[0018] (2)建立随机故障模型：
[0019] B1、确定航空电子网络模型的子系统节点个数n，建立节点坐标义。山，7。山，绘出 航空电子网络模型的节点坐标图；
[0020] B2、建立航空电子网络模型的连接矩阵A:
[0021]
[0022] B3、产生一个1~N的随机整数k，k表示航空电子网络模型中产生故障的子系统 节点个数，N为航空电子网络模型中的节点总数，并随机产生发送故障的k个子系统节点 的编号，该编号为一维数组Num比];
[0023] B4、删除产生故障的子系统节点，并建立产生故障后的节点坐标XI[n]，yi[n];
[0024] B5、建立故障后的航空电子网络模型连接矩阵Ai，绘出故障后的航电网络模型的 连接图（包括最大连通子图还包括没有建立连接的故障节点）。
[00巧]依据上述特征，所述鲁棒性参数通过W下方式获得：
[0026] C1、得到航空电子网络模型产生随机故障前的最大连通子图W%此时的撕等同于 航空电子网络的节点数N;
[0027]C2、W概率P使得航空电子网络模型产生随机故障，计算随机故障后的航空电子 网络模型最大连通子图JT%并且仅当网络中的节点i至少有一个节点j与之相连，才认为 节点i与网络是连通的；
[0028] C3、计算航空电子网络模型的鲁棒性：
[0029]
[0030] 依据上述特征，所述特征参数包含航空电子网络模型度分布系数丫，航空电子网 络模型中度最小节点的度m，航空电子网络模型的规模霄；
[0031] 所述相变阔值P。通过W下方式获得：
[0032] D1、计算航空电子网络模型节点的初始度k。：
[0033]
[0034]D2、计算航空电子网络的相变阔值Pc:
[0035]
[0036] 比较当航空电子网络模型W概率P产生随机故障的P值与相变阔值P。的大小，若 P>P。，航空电子网络模型则分解为几个不连通的小集团；若？ <P。，航空电子网络模型仍 能保持连通性。
[0037] 本发明的有益效果是：在航空电子系统中，通过随机故障模型和逾渗理论对航空 电子系统的鲁棒性进行分析，有效判断了航空电子系统的稳定性和可靠性，对航空电子系 统的优化提供了理论依据。
【附图说明】
[0038] 图1是随机故障网络建模流程图。
[0039] 图2是航空电子网络模型示意图。
[0040] 图3是航空电子网络模型节点分布概率点阵图。
[0041] 图4a是随机故障1个节点的航空电子系统拓扑结构模型图。
[0042]图4b是随机故障2个节点的航空电子系统拓扑结构模型图。
[0043] 图4c是随机故障3个节点的航空电子系统拓扑结构模型图。
[0044] 图4d是随机故障4个节点的航空电子系统拓扑结构模型图。
[0045] 图4e是随机故障5个节点的航空电子系统拓扑结构模型图。
[0046] 图4f是随机故障6个节点的航空电子系统拓扑结构模型图。
[0047] 图5是双总线综合航空电子系统拓扑结构模型图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 W例步骤一、将所要分析的航空电子系统网络化，建立航空电子网络模型，利用复杂网 络原理计算航空电子网络模型的特征参数，包括但不限于度与平均度，平均路径长度、簇类 系数。本实施例W基于FC数据总线和1553B数据总线的双总线综合航空电子系统拓扑结 构模型为例进行说明，双总线综合航空电子系统拓扑结构模型如图5所示，网络化后的航 空电子网络模型如图2所示。
[0050] 步骤二、建立随机故障模型。当航空电子网络模型产生随机故障，即航空电子网络 模型中的部分子系统节点随机出现故障时，本发明采用如下的随机故障模型。
[00川 （1)假设：
[0052] A1、不考虑航空电子网络模型每个节点的权重，W概率P随机产生航空电子网络 模型中的节点进行删除；
[0053] A2、产生故障的节点W及该节点与其他节点相连接的边自行删除；
[0054] (2)如图1所示，建立随机故障模型：
[0055] B1、确定航空电子网络模型的子系统节点个数n，建立节点坐标xc[n]，yc[n]，绘出 航空电子网络模型的节点坐标图。
[0056] B2、建立航空电子网络模型的连接矩阵A，规则如下：如果节点i与节点j之间存 在边相连，即航空电子网络模型节点i和子系统节点j相连，则连接矩阵的元素Ai，=1， i声j;如果节点i与节点j之间没有边相连，即航电网络子系统节点i和子系统节点j不 相连，则连接矩阵的元素Ai，= 0,i声j;为了区别节点之间不存在连接和节点与本身没有 边相连的情况，令Ai，= -。如公式1所示。绘出航空电子网络模型的连接图。
[0057]
[0058]B3、产生一个1~N的随机整数k，k表示航电网络中产生故障的子系统节点个 数，N为航电网络模型中的节点总数。并随机产生发送故障的k个子系统节点的编号，该 编号为一维数组Num比]。
[0059]B4、删除产生故障的子系统节点，并建立故障后的航电网络连接矩阵Ai。
[0060] B5、建立产生