基于混沌的軟件可靠性模型研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件的功能越來(lái)越強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。然而正是由于軟件系統(tǒng)功能的強(qiáng)大和復(fù)雜程度的提高，軟件系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行后，未知的軟件缺陷引發(fā)的軟件失效現(xiàn)象不可避免，因此有必要對(duì)軟件可靠性模型進(jìn)行研究。軟件可靠性模型能夠預(yù)測(cè)軟件失效行為，為軟件功能恢復(fù)和故障排除提供依據(jù)，為企業(yè)減少損失。通過(guò)對(duì)已有軟件可靠性模型的研究與分析，發(fā)現(xiàn)存在以下不足。首先，已有的軟件可靠性模型大多將軟件失效過(guò)程當(dāng)做隨機(jī)過(guò)程，但理論上已證明軟件失效

2、行為既具有隨機(jī)性，又具有混沌性。隨機(jī)過(guò)程模型一般都是建立在對(duì)軟件失效過(guò)程的某種主觀假設(shè)的基礎(chǔ)之上的，因此其適用性較差;而混沌模型擺脫了這種主觀假設(shè)，完全立足于對(duì)軟件失效數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的內(nèi)在規(guī)律的分析之上，因此有很好的適用性。其次，已有的基于混沌的軟件可靠性模型也存在缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：相關(guān)維數(shù)是混沌預(yù)測(cè)中一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，通常使用G-P算法來(lái)求解它，但該算法計(jì)算量很大，運(yùn)算速度慢，且使用該算法時(shí)線性擬合區(qū)間難于確定；)混沌預(yù)測(cè)基本只能做短期

3、或中期的預(yù)測(cè)，只有在一個(gè)有限的時(shí)間段內(nèi)它的預(yù)測(cè)才是有效的，但現(xiàn)有模型沒(méi)有指明這個(gè)時(shí)間段有多長(zhǎng)；只在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了模型驗(yàn)證，而沒(méi)有在實(shí)際觀測(cè)得到的軟件失效數(shù)據(jù)上進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴改進(jìn)G-P算法，大幅減少了它的計(jì)算量，加快了運(yùn)算速度，并提出了一種選取線性擬合區(qū)間的方法，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了改進(jìn)的有效性;⑵利用改進(jìn)后的G-P算法計(jì)算了軟件失效數(shù)據(jù)的相關(guān)維數(shù)，利用小數(shù)據(jù)量方法求解了軟件失效數(shù)據(jù)的最大Lyapuno

4、v指數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)充分驗(yàn)證了軟件失效行為的混沌特性，利用它們還可以求出一些對(duì)后面的預(yù)測(cè)十分重要的參數(shù)，例如嵌入維數(shù)和有效預(yù)測(cè)時(shí)間段;⑶應(yīng)用最大Lyapunov指數(shù)對(duì)軟件失效時(shí)間序列建立混沌時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，在有效預(yù)測(cè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)軟件可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文以模擬法庭教學(xué)軟件系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以MATLAB為編程工具，對(duì)采集到的軟件失效數(shù)據(jù)建立了基于最大Lyapunov指數(shù)的混沌預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行了軟件可靠性預(yù)測(cè)，通過(guò)分析預(yù)測(cè)結(jié)果，并將該模型的預(yù)測(cè)誤