軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全的安全苛求系統(tǒng)。安全計算機(jī)作為系統(tǒng)的核心部件,在系統(tǒng)發(fā)生故障時,能夠保障系統(tǒng)導(dǎo)向安全狀態(tài)。目前安全計算機(jī)多采用同構(gòu)的硬件和操作系統(tǒng),面對共因失效,系統(tǒng)仍然存在安全風(fēng)險。因此,研究異構(gòu)安全計算機(jī)的設(shè)計方法具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文首先分析了共因失效對同構(gòu)安全計算機(jī)可靠性與安全性影響,在此基礎(chǔ)上,提出了一種軟硬件均異構(gòu)的安全計算機(jī)總體設(shè)計方案,并對該方案的可靠性進(jìn)行了理論分析。然后,搭建了異構(gòu)安全計算機(jī)硬件平臺,研制了基于兩種實時操作系統(tǒng)的底層設(shè)備驅(qū)動軟件。在此基礎(chǔ)上,重點研究了異構(gòu)安全計算機(jī)平臺軟件的設(shè)計方法,并分別基于VxWorks和QNX實現(xiàn)了平臺軟件的編制。最后,對異構(gòu)安全計算機(jī)平臺進(jìn)行了測試驗證。本文的具體工作如下:（1）分析了同構(gòu)三取二等安全計算機(jī)平臺的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)理,基于馬爾科夫過程建立了共因失效條件下同構(gòu)安全計算機(jī)平臺的可靠性與安全性模型,并分析了共因失效對同構(gòu)安全計算機(jī)平臺可靠性與安全性的影響。（2）借鑒現(xiàn)有同構(gòu)三取二安全計算機(jī)的設(shè)計經(jīng)驗,提出了一種異構(gòu)安全計算機(jī)總體設(shè)計方案,在此基礎(chǔ)上,建立了特殊維修策略下的異構(gòu)安全計算機(jī)的... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１論文結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｈｅｓｉｓ??結(jié)合以上研宄內(nèi)容，本文各章內(nèi)容安排如下：??

２．１同構(gòu)安全計算機(jī)結(jié)構(gòu)分析??２．１．１同構(gòu)三取二安全計算機(jī)結(jié)構(gòu)分析??同構(gòu)三取二安全計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２－１所示，系統(tǒng)由三模冗余方式（ＴＭＲ）??組成，遵循少數(shù)服從多數(shù)的原則。同構(gòu)三取二安全計算機(jī)系統(tǒng)有三個功能完全相??同的子系統(tǒng)支路組成，每個系統(tǒng)支路與另外兩系并行工作，同時每一個子系統(tǒng)支??路與其他兩系隔離，任何一個支路內(nèi)的單系失效，都不會傳遞給另外兩系。所以??在維修時，對任何一系的拆卸以及更換該系支路內(nèi)的失效模塊都可以在系統(tǒng)在線??工作的情況下進(jìn)行，而不需要停機(jī)，同時系統(tǒng)在維修完成后，可以自行重新配置??以及狀態(tài)同步而進(jìn)入三取二工作模式，具有較高的可靠性和安全性。??「Ａ系?｜故測Ｌ????Ｉ￣￣｜??Ｉ?」￣安全輸入￣丨?Ｊ￣邏輯運(yùn)算￣￣丨?」￣安全輸出￣?；??單元Ａ?＿?單元Ａ?單元Ａ??Ｉ????！???ＵＭｉｉｉｉ????Ｉ???▼??

２．１．２同構(gòu)二乘二取二安全計算機(jī)結(jié)構(gòu)分析??同構(gòu)二乘二取二安全計算機(jī)由兩個功能完全相同的二取二單元組成，兩個二??取二單元構(gòu)成雙機(jī)熱備關(guān)系，其中一系為主系，另一系為備系。其結(jié)構(gòu)如圖２－２??所示，每一個二取二單元由兩個完全獨(dú)立的邏輯運(yùn)算單元組成，獨(dú)立的進(jìn)行輸入??數(shù)據(jù)的安全采集、業(yè)務(wù)邏輯運(yùn)算，并定期進(jìn)行狀態(tài)同步。每一個二取二表決單元??在收到兩個獨(dú)立邏輯運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果時對其進(jìn)行表決，如果表決一致，則此??系的輸出有效。若不一致，則判定該系存在故障，系統(tǒng)的輸出自動切換到備系。??ｒ?ＸＩ?￣?｜??ＩＪ￣安全輸入￣ＩＪ￣邏輯運(yùn)算￣?Ｊ￣ｆ全輸出￣｜｜??｜?單元Ａ?單元Ａ?單元Ａ?￣￣｜?＿??系內(nèi)通信?＾?ｉ????ｋ?安全輸入?＿?邏輯運(yùn)算?＿＿＾安全輸出?單??（?單元Ｂ?單元Ｂ?單元Ｂ?Ｉ?元??＇—————－Ｖ－?—￣???－０－——————」４?ｋ??｝

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]安全計算機(jī)技術(shù)研究和應(yīng)用[J]. 李劍.  網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用. 2019(01)
[2]基于Zynq平臺的工業(yè)控制器雙機(jī)冗余方案及應(yīng)用[J]. 吳波,徐衛(wèi)峰,臧峰.  工業(yè)控制計算機(jī). 2018(10)
[3]二乘二取二系統(tǒng)的同步表決安全機(jī)制研究[J]. 陳梅,汪月乾,張永賢,郭凱.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2018(03)
[4]考慮共因失效的系統(tǒng)安全性評估[J]. 曹策,王鵬,白焰,唐艷梅,付亞利.  數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識. 2017(23)
[5]基于Markov過程的二乘二取二計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性和安全性分析[J]. 黃魯江,雷燁.  鐵路通信信號工程技術(shù). 2017(05)
[6]一種通用三取二安全計算機(jī)平臺設(shè)計[J]. 涂娟,朱騫,張璐.  信息化研究. 2017(05)
[7]基于純硬件電路的三余度信號表決器設(shè)計[J]. 杜永良,高亞奎.  航空科學(xué)技術(shù). 2017(08)
[8]多模冗余可重構(gòu)計算機(jī)可靠性研究[J]. 李興偉,白博,周軍.  計算機(jī)測量與控制. 2017(07)
[9]DS6-60計算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)中的信息安全技術(shù)[J]. 馬衛(wèi).  電子技術(shù)與軟件工程. 2016(23)
[10]計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中可靠冗余結(jié)構(gòu)的研究[J]. 程詩佳,張丹紅,戈樂,張華軍.  工業(yè)控制計算機(jī). 2016(08)

碩士論文
[1]安全計算機(jī)研究與應(yīng)用[D]. 鄒力棒.華東交通大學(xué) 2017
[2]城市軌道交通車載二取二平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 謝剛.西南交通大學(xué) 2013
[3]基于軟件表決的三模冗余星載計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計[D]. 郭碧洲.上海交通大學(xué) 2011
[4]基于二乘二取二計算機(jī)安全平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 徐強(qiáng).西安電子科技大學(xué) 2011
[5]面向城市軌道交通的安全計算機(jī)設(shè)計[D]. 黃濤.浙江大學(xué) 2011



本文編號：3020791