22、自主运输系统可靠性评估方法解析

自主运输系统可靠性评估方法解析

1. 研究背景与方法概述

自主运输系统（ATS）架构的可靠性评估至关重要，传统基于架构的可靠性评估方法不适用于 ATS 架构，因为构成 ATS 的物理对象种类繁多、逻辑复杂且有多种故障类型。而马尔可夫链能完整描述对象状态随时间的动态变化过程，与 ATS 物理对象的状态特征表达高度一致。因此，考虑功能架构、逻辑架构与物理架构的映射关系，基于 ATS 架构物理对象的马尔可夫链模型，通过计算物理对象的故障率、占用率和重要性，可获得 ATS 架构的可靠性度量。

主要贡献包括：
- 将马尔可夫链模型应用于 ATS 可靠性评估领域。
- 综合 ATS 架构的物理架构、功能架构和逻辑架构进行可靠性评估。

2. 马尔可夫链基础

马尔可夫链是描述具有离散时间状态的系统随机过程的数学模型，其最重要的特性是“无后效性”，即系统的后续状态仅取决于当前状态，与先前状态无关。一般，马尔可夫链定义为四元组 ${X, S, P, \pi}$ ：
- $X = {X_{\alpha}, \alpha = 0, 1, 2 \ldots}$ ：是具有离散时间参数的随机过程，$X_{\alpha}$ 是状态变量，表示系统在时刻 $\alpha$ 的状态。
- $S = {1, 2, \ldots, n}$ ：是变量 $X_{\alpha}$ 所有可能值的集合，称为状态空间。
- $P(\beta) = \begin{bmatrix}p_{ij}^{(\beta)}\end{bmatrix} {i,j\in S}$ ：是 $\beta$ - 步转移概率矩阵，$p {ij}^{(\beta)} =