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基于Petri网的系统安全性建模与分析技术研究

本文围绕当前系统安全性分析中存在的系统安全性模型描述与求解,以及安全性分析方法综合运用等问题进行研究。目前安全性分析技术在动态系统安全性描述和分析方面存在很多困难,据此论文研究了在经典Petri网及其扩展模型的基础上进行描述和分析的思路,提出采用广义随机Petri网(GSPN)建立系统安全性模型的方法。在安全性定性分析方面,论文提出了关键状态的概念,给出了关键状态分析的搜索算法,研究了采用内锁和时间约束来消除高风险危险路径的方法。在安全性定量分析方面,我们研究发现去除消失标识后,GSPN的可达图与一个连续时间Markov过程(CTMP)是同构的,为此,可利用Markov过程方法进行分析。论文提出了基于Gauss-Seidel方法与动态行列技术的分析方法。在仿真方面,主要探讨了安全性定量分析中稀有事件问题的抽样技术,并提出采用重要性抽样法,以提高抽样效率。在技术方法综合运用方面,根据目前Petri网方法与传统的安全性分析方法结合不  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

基于Petri网的全自动驾驶系统安全性分析

作为新一代的列车运行控制系统,全自动驾驶系统由于具有高度自动化、集成化、高效率、低运营成本等特点,逐渐成为了国内外城市轨道交通信号系统的发展趋势。但在没有司乘人员的全自动驾驶系统安全性是否优于传统有人驾驶列车的运营模式,一直备受国内外专家学者的争论。因此,本文将结合相关安全分析的理论去探讨和研究全自动驾驶系统的安全性问题。本论文结合国内外有关全自动驾驶系统的研究现状探讨了全自动驾驶系统的概念、系统架构、功能特点等,基于此对全自动驾驶系统做深入而全面的研究。论文提出了基于Petri网的全自动驾驶系统安全分析方法,并建立了三阶段法安全性分析总体过程。在此也完善了Petri网的建模基本元素、临界状态概念以及追溯查找求解算法。最后,提出了消除危险状态的连锁法和时间约束法等风险降低措施。论文选取了保护区建立与取消、移动授权生成等全自动驾驶系统的特有安全功能建立相应的Petri网子模型。并结合预先危险分析方法以及安全功能规范选取了乘客上下车...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

基于Petri网的四性一体化建模及仿真方法研究

可靠性、测试性、维修性、安全性(简称“四性”或RTMS)是复杂工业产品安全高效使用的核心质量属性。在航空领域,航空器的高度复杂技术功能系统及其特殊的安全性能要求尤其需要高指标的“四性”综合性能。我国现代军民用航空器研发过程中,系统功能设计与四性体系指标的精细量化与评估仍存在诸多不相适应的矛盾方面,这制约了型号工程的高品质技术发展。“四性一体化”的设计理念,强调四性综合化模型及评估技术与系统功能设计的有机融合及高效信息反馈,这需要深度解决好四性综合化高效率建模技术、复杂系统不确定性、动态时序等精细描述与精细算法技术。Petri网作为一种通用的系统建模工具,对复杂系统动态运行具有出色的描述能力,符合四性一体化模型的构造需求。本文旨在提出一整套适用于航空器系统四性一体化建模的Petri网模型及精细量化分析方法,以利于提升复杂工程系统四性综合化信息技术水平及其工程应用能力。主要研究工作摘要如下:1)总结了“四性”基本定义和主要指标,分析...  (本文共200页) 本文目录 | 阅读全文>>

《清华大学学报(自然科学版)》2011年10期
清华大学学报(自然科学版)

基于随机Petri网的容灾系统安全性分析

近年来,数据和存储正成为IT企业的核心,缺乏对数据的保护往往会造成严重的后果。因此,容灾系统得到越来越多的应用。目前对容灾系统的研究主要集中在如何备份以及如何提供连续的服务,容灾系统的安全性很少研究。由于容灾系统涉及了众多的设计参数和广泛的设计空间,已经成为一个复杂的大系统,同时容灾系统也会面临着多种多样的攻击,因此,其自身也存在着安全性,例如备份数据是否可靠的传输、容灾系统是否可用等问题。对于系统安全性分析有多种模型和分析方法,包括:攻击树和攻击图[1]、特权图、模型检测和基于状态的随机模型。不同于攻击图和特权图,基于状态的随机模型方法可以对网络系统进行更加细节上的描述,明确系统在受到攻击威胁情况下的各种状态分布和状态间的转移关系。目前,多种高级随机模型方法已经应用到网络系统以及安全性分析中。例如使用着色Petri网模拟DoS-resistant协议[2]进行分析,Xu等[3]介绍了使用着色Petri网分析安全协议的主要技术并...  (本文共6页) 阅读全文>>

《中国科技信息》2010年22期
中国科技信息

基于Petri网制定作战计划的建模与优化

1Petri网基本原理Petri网是Carl Adam Petri于1962年在博士论文《用自动机通信》中首次提出来的。[1]这种系统模型后来以Petri网命名而流传,现在的Petri网一词既指这种模型,又指以这种模型为基础发展起来的理论。在过去的研究中,研究人员还对经典Petri网从几个方面进行了扩展,产生高级Petri网(High Level Petri Nets,HLPN)。HLPN方便了对复杂处理过程的建模。经典Petri网是一个具有两类结点的有向图。这两类结点称为库所(p l a c e)和变迁(t r a n s i t i o n),结点之间由有向弧(Directed Arc)连接,并且同类结点之间的连接是不允许的。通常库所用圆圈(ο)表示;变迁用(□)或(│、─)表示;“托肯”用(·)表示,在任何时候库所中有0个或者多个“托肯”。定义:Petri网用一个三元组表示的PN=(P,T;F)[2],其中P是一个有限的库...  (本文共2页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

基于Petri网的装备保障系统建模与仿真技术研究

信息化战争中装备综合保障成为决定战争胜负的重要因素,一体化联合作战的突出特点是体系对抗,需要构建符合体系对抗要求的装备综合保障体系。装备综合保障体系涵盖了保障规划、物资储运、保障设备、保障设施、技术资料等诸多保障要素,这些保障要素之间存在着紧密联系和交叉耦合,使保障系统表现出非常复杂的动力学特性。为了构建科学合理、要素配套、整体协调的装备保障系统,急需开展装备保障体系运行规律建模与仿真分析技术的研究。本文从系统工程的角度出发,根据装备保障系统的特点,提出了基于改进型随机Petri网的建模方法,采用MATLAB软件实现了模型的仿真分析。本文的研究工作与创新点主要体现在以下方面:1.研究了装备保障系统建模方法,对Petri网建模方法应用于装备保障系统建模与仿真进行了可行性分析。2.分析了Molloy形式随机Petri网在装备保障系统建模分析中应用的不足,据此引入抑制弧结构,提出了全局时间的实现方法,选择了适当的变迁步骤与规则,提出了...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
北京化工大学

基于混合Petri网的混杂系统建模及工业应用研究

混杂系统由连续变量动态系统与离散事件动态系统相互联系、相互作用组成。在化工、制造、冶金等领域存在着大量的混杂过程。混合Petri网是混杂系统的主要建模方法之一,论文讨论了基于混合Petri网的工业混杂系统的建模和仿真分析方法,以某化工溶剂回收系统为对象,详细研究了具体的建模和仿真过程。论文首先讨论了现存的基于混合Petri网的混杂系统建模方法,比较各自的优、缺点和适用性,并研究了一类混合Petri网在Matlab环境下的仿真方法;其次,在普通混合Petri网基础上借鉴受控Petri网、微分Petri网的建模优势,给出一种新型混合Petri网—混合状态Petri网模型,采用动态系统的状态量统一离散库所和连续库所,将混杂系统的仿真和分析统一于同一模型框架下,给出了基于该模型框架的仿真算法,以一个切换系统为例验证了算法的有效性;最后,对某化工溶剂回收系统进行了建模及仿真,通过分析仿真结果得出控制决策。研究表明,这种混合Petri网的建...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>