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軟硬件綜合系統軟件需求建模及可靠性綜合試驗、分析、評價技術
( 簡體 字)
作者:工業和信息化部電子第五研究所類別:1. -> 電子工程 -> 電子電氣
出版社:電子工業出版社軟硬件綜合系統軟件需求建模及可靠性綜合試驗、分析、評價技術 3dWoo書號: 55241
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NT售價: 590
出版日:9/1/2021
頁數:308
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 字 )
ISBN:9787121419119 加入購物車加到我的最愛 (請先登入會員)
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第1章 緒論 1
1.1 可靠性理論的發展 1
1.2 幾個基本概念 2
1.3 常規可靠性的數學表征 3
1.4 軟件工程與軟件可靠性 5
1.4.1 軟件工程的內涵及目標 6
1.4.2 軟件需求工程及需求抽取 6
1.4.3 軟件可靠性 9
1.4.4 軟件工程與軟件可靠性的關系 11
1.5 傳統系統可靠性建模與分析 13
1.6 軟硬件綜合系統可靠性 15
1.7 確信可靠度 16
參考文獻 17
第2章 軟件缺陷、故障及失效 20
2.1 幾個基本概念 20
2.2 軟件缺陷分類 23
2.2.1 Goel軟件缺陷分類法 24
2.2.2 Thayer軟件缺陷分類法 25
2.2.3 層次化軟件缺陷分類法 26
2.3 已有軟件缺陷分類法的不足 35
參考文獻 36
第3章 軟件測試 37
3.1 靜態測試技術 38
3.2 動態測試技術 39
3.2.1 動態測試的特點 39
3.2.2 黑盒測試和白盒測試 40
3.3 軟件可靠性測試 42
3.3.1 軟件可靠性測試概念 42
3.3.2 軟件可靠性測試過程 43
參考文獻 46
第4章 軟件缺陷模式及軟件需求缺陷模式 48
4.1 軟件缺陷模式定義及場景的產生 49
4.1.1 軟件缺陷模式定義 49
4.1.2 軟件缺陷模式場景的產生 52
4.2 軟件需求缺陷模式定義及場景的產生 53
4.2.1 軟件需求缺陷模式定義 54
4.2.2 軟件需求缺陷模式場景的產生 59
4.3 軟件需求缺陷模式實例 61
參考文獻 62
第5章 軟件需求缺陷模式本體表示 65
5.1 本體概述 66
5.1.1 本體發展歷史及定義 66
5.1.2 本體結構與本體語言 67
5.1.3 本體類型及建模方法 70
5.1.4 本體編輯工具 74
5.1.5 本體集成 75
5.1.6 本體評價 75
5.2 領域相關軟件需求缺陷模式本體表示 76
5.2.1 需求模型及環境框架構建 76
5.2.2 兩種情況下的軟件需求缺陷模式本體表示 77
參考文獻 80
第6章 多本體需求知識框架的建立 84
6.1 基于面向對象本體方法 85
6.2 知識模型 86
6.3 軟硬件綜合系統需求知識本體構建 88
6.3.1 航電系統簡介 88
6.3.2 航電系統需求知識本體構建方法論 89
6.3.3 航電系統多本體需求知識框架結構 96
6.4 實例驗證 102
6.4.1 實驗背景 102
6.4.2 UAV FCMS軟件需求抽取本體構建及地理本體構建 103
參考文獻 132
第7章 基于多本體需求知識框架的軟件需求抽取 137
7.1 現有需求抽取過程中存在的問題 138
7.2 基于多本體的需求抽取 139
7.2.1 基于多本體的需求抽取流程 139
7.2.2 基于多本體需求抽取的優點 164
7.3 基于多本體需求抽取案例 164
參考文獻 166
第8章 可靠性試驗 168
8.1 可靠性試驗類型 168
8.2 可靠性鑒定試驗 170
8.2.1 二項試驗 170
8.2.2 序貫試驗 172
8.3 傳統可靠性試驗的不足 175
參考文獻 175
第9章 軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗技術 176
9.1 可靠性試驗的任務剖面信息擴充 176
9.1.1 基本概念 176
9.1.2 任務剖面信息擴充 179
9.2 軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗設計 180
9.2.1 單任務剖面匹配及軟件可靠性測試剖面設計 180
9.2.2 軟件可靠性測試用例生成 185
9.2.3 軟件可靠性測試用例個數的確定 188
9.2.4 軟件可靠性測試充分性的判定 190
9.2.5 多任務剖面下軟件可靠性測試剖面設計及測試用例生成 196
參考文獻 197
第10章 軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗的軟件測試用例優化 199
10.1 可靠性綜合試驗中測試用例生成總體方案 199
10.2 基于CMC的軟硬件綜合系統狀態模型構建 201
10.3 無約束的軟件測試用例優化方法 203
10.4 帶有時間資源約束的軟件測試用例優化 204
參考文獻 207
第11章 軟硬件綜合系統可靠性分析 208
11.1 基于HSRN的復雜系統可靠性分析 208
11.1.1 SRN的定義 208
11.1.2 SRN的層次化 209
11.1.3 HSRN的度量 209
11.1.4 HSRN的等效變換 210
11.1.5 HSRN模型求解 212
11.2 基于HSRN的飛控計算機系統可靠性分析 213
11.2.1 余度技術 213
11.2.2 某型飛機電傳主飛控計算機結構 214
11.2.3 分層混合建模分析 215
11.3 基于Markov過程的系統可靠性分析 219
11.3.1 雙機熱備系統分析 220
11.3.2 雙機熱備系統可靠性模型 220
11.3.3 雙機熱備系統可靠性分析 222
11.4 基于飛行剖面的任務可靠性模型 223
11.4.1 飛行剖面定義 223
11.4.2 飛行剖面折合系數 224
11.4.3 可靠性模型 225
11.4.4 作戰飛機任務可靠性評估 226
11.4.5 考慮內場故障數據的任務可靠性評估 227
參考文獻 228
第12章 軟硬件綜合系統安全性分析 229
12.1 軟件系統安全性分析 229
12.1.1 軟件系統的安全性工作 229
12.1.2 軟件系統安全性分析項目 230
12.2 軟件系統級FMEA知識本體構建 233
12.2.1 軟件系統級FMEA過程模型 234
12.2.2 軟件系統級FMEA知識多本體框架 235
12.2.3 軟件系統級FMEA知識本體定義 235
12.3 軟件系統級模糊FMEA 239
12.3.1 基于軟件模塊復雜度的風險因子評估 239
12.3.2 基于熵權和模糊TOPSIS的故障模式評級 241
12.3.3 實例驗證 243
12.4 軟硬件綜合FMEA 252
12.4.1 軟硬件綜合故障生命周期 252
12.4.2 軟硬件綜合故障模式 253
12.4.3 軟硬件綜合FMEA本體結構 264
12.4.4 基于軟硬件綜合故障(模式)的軟件測試用例生成 277
參考文獻 281
第13章 基于確信可靠度的軟硬件綜合系統可靠性評價 284
13.1 確信可靠度定義 284
13.2 軟硬件綜合系統認知不確定因子的確定 285
13.2.1 FMEA應用效果評價 285
13.2.2 軟硬件可靠性綜合試驗應用效果評價 289
13.2.3 認知不確定因子的計算 292
13.3 實例驗證 292
參考文獻 295
隨著科學技術的發展,特別是近二十年來,各項技術取得了突破性的進展,使得現代的各種系統朝著綜合化、信息化的方向迅猛發展,導致系統變得越來越復雜。這種復雜性不僅體現在系統的結構和規模上,還體現在系統的動態特性、工作條件和功能層次上,這使得對系統可靠性的研究變得越來越困難。本書主要針對軟硬件綜合系統,從系統的軟件需求建模及可靠性綜合試驗、分析、評價技術等方面展開研究。上述研究工作具有重要的理論與應用價值,也將有助于指導軟件密集型系統的設計、維護,并為系統的進一步完善奠定基礎。
科學技術的飛速發展和新技術革命的興起,使得現代的各種軟硬件系統越來越復雜。這種復雜性涵蓋系統的靜態結構、動態特性、工作條件和功能層次等多個方面,因此對系統可靠性的研究變得越來越困難。軟硬件綜合系統通常包含多個功能模塊和多層結構。每個模塊和層次都由不同的部件或子功能組成,部分部件或子功能的失效并不代表整個系統的失效。同時,系統內子系統間或部件間的關系又較為密切,關聯性強,影響因素眾多且影響程度不一,因此通常具有比較復雜或特殊的動態特性,如系統失效形式。此外,這類系統的軟件密集型發展趨勢及伴隨而來的自適應行為的凸顯,要求系統必須具備在高度動態的工作條件下正常運行的能力。現有研究已經證明工作條件的變化會對系統的可靠性產生不同的影響。這些影響條件既包括溫度、濕度和電壓等環境條件,也包括操作人員或維修人員的操作、生理狀況等人因條件。綜上所述,軟硬件綜合系統承載的信息量越大,其重要性就越髙,應用范圍就越廣,一旦系統失效,所帶來的損失將是巨大的,甚至是災難性的。如果能夠準確、有效地對系統的可靠性進行研究,并在此基礎上給出一套切實可行的試驗及分析方法,則無論是對正確估計實際系統的性能,還是對進行可靠性增長設計,以及減少投資、降低風險,都具有極為重要的意義。
本書是關于軟硬件綜合系統軟件需求建模及可靠性綜合試驗、分析、評價技術的著作,全面系統地介紹了可靠性基礎理論及可靠性綜合試驗、分析、評價技術。全書共13章。第1章介紹了可靠性理論的發展、幾個基本概念、常規可靠性的數學表征、軟件工程與軟件可靠性、傳統系統可靠性建模與分析、軟硬件綜合系統可靠性、確信可靠度等內容。第2、3章介紹了軟件缺陷、故障及失效的相關內容,以及軟件測試技術。第4章介紹了軟件缺陷模式及軟件需求缺陷模式概念,并對這兩個概念的核心三要素,即場景、缺陷和解決方案進行了詳細介紹。第5章介紹了軟件需求缺陷模式本體表示,包括單葉節點軟件需求缺陷模式表示和多葉節點軟件需求缺陷模式表示。第6章介紹了多本體需求知識框架的建立。本書基于實踐經驗,選取軟硬件綜合系統中的航電系統進行上述框架的建立。該框架由航電系統泛化本體、任務本體、領域本體和應用本體等組成。實例驗證部分詳細介紹了考慮地理環境因素的無人機飛行控制與管理系統軟件需求抽取本體構建及評價過程。第7章介紹了基于多本體需求知識框架的軟件需求抽取。這一方法克服了現有方法中存在的需求規約不充分、部分利益相關者參與度不足及需求易變性等問題。案例部分介紹了采用對比實驗的方法驗證本章提出的基于本體的需求抽取方法的全過程,并驗證了該方法的有效性。第8章介紹了可靠性試驗,內容包括可靠性試驗類型、可靠性鑒定試驗及傳統可靠性試驗的不足。第9章介紹了軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗技術,內容包括可靠性試驗的任務剖面信息擴充、軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗設計等。第10章介紹了軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗的軟件測試用例優化,內容包括基于CMC的軟硬件綜合系統狀態模型構建和不同情況下的軟件測試用例優化技術等。第11章介紹了軟硬件綜合系統可靠性分析,內容包括用于研究穩態可靠性的基于HSRN的系統可靠性分析和用于研究瞬時可靠性的基于Markov過程的系統可靠性分析,以及基于飛行剖面的任務可靠性模型構建及任務可靠性評估。第12章介紹了軟硬件綜合系統安全性分析,內容包括一般性的軟件系統安全性分析、軟件系統級FMEA知識本體構建、軟件系統級模糊FMEA、軟硬件綜合FMEA。實例驗證部分介紹了將軟件系統級分析方法應用于某型無人機飛行控制與管理系統軟件的全過程,并驗證了該方法的有效性。第13章介紹了基于確信可靠度的軟硬件綜合系統可靠性評價。實例驗證部分介紹了以某軟硬件綜合系統的子系統為實驗對象進行基于確信可靠度的可靠性評價的全過程,并驗證了該方法的有效性。
由此可見,本書內容較為豐富,理論結合實際,實用性強。本書融合了編著者從事可靠性工作近20年的經驗和體會,可為廣大可靠性專業人員及科技工作者提供參考。
衷心感謝工業和信息化部電子第五研究所的劉杰研究員和紀春陽研究員對本書提出的寶貴意見,同時向為編著本書時提供參考文獻的作者表示謝意,向為本書出版發行做了大量工作的電子工業出版社有關領導和同志表示衷心的感謝。
由于編寫時間緊,加之編著者經驗和知識有限,書中難免有疏漏之處,敬請讀者批評指正。
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