第
38
卷第
8
期
2004
年
8
月
西安交通大学学报
Vo
l.
38
NQ8
JOURNAL
OF
XI' AN JIAOTONG UNIVERSITY Aug. 2004
多传感器融合系统的可靠性模型研究
李军，刘君华
(西安交通大学电气工程学院，
710049
，西安)
摘要:为有效评价多传感器融合系统硬件的可靠性，提出了一种新的三模冗余结构
(TMR)
半马尔可夫过程
模型.该模型以系统单元寿命服从负指数分布、系统单元修复时间服从广义任意分布(修复率是时间的函数)
为前提，通过引入补充变量，可以转化为马尔可夫过程模型进行求解，从而获取系统有效性和可靠性的一些
重要指标.理论分析和数值结果表明，传统可靠性建模的方法可以作为新模型简化的特例，利用新模型的
TMR
冗余结构多传感器融合系统与无冗余的单传感器系统相比，系统的平均无故障时间
(MTBF)
提高了两
个数量级.因此，提出的新模型可以准确地描述系统的实际工作状况，为有效评估多传感器融合系统可靠性
提供了理论依据.
关键词:多传感器融合系统;半马尔可夫过程;有效性;可靠性
申图分类号
TP274.4
文献标识码
A
文章编号:
0253-987X(2004)08-0775-04
Study
of
Reliability Model
for
the Multi-Sensor Fusion System
Li
] un ,
Liu
]
unh
ω
C
Sc
h
∞
1
of Electrical
Engineeri
吨，
Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)
Abstract:
A novel
semi-Markov
process
model
based
on
thre
e-
model
redundant
CTMR)
architecture
is pro-
posed
to
effectively evaluate
the
hardware
reliability for
multi-sensor
fusion
syste
m.
The
semi-Markov
process mode is
established
under
the
condition
that
the
naturallife
of
each
unit
of
the
system
is assumed to
confirm
wih
a negative
exponential
distribution
and
repair
time
of
each
unit
with
generalized
arbitrary
dis
tribution
where
the
repair
rate
is considered
as
a function
of
time.
Simultaneously
,
the
novel model is con-
verted
to
Markov
process
model
by
supplementary
variable,
and
then
some
universal reliability
and
availa-
bility indices
of
the
system
model
are
obtaine
d.
Theoretical
analysis
and
numerical
result
confirm
that
the
traditional
method
can be
regarded
as
a special case
of
the
proposed
mode
l.
Furthermore
mean
time be
tween
fail(MTBF)
of
the
TMR
system
employing
proposed
model for
the
multi-sensor
fusion
two
order
of
magnitude
increases
over
the
single
sensor
syste
m.
The
semi-Markov process model
illustrates
more
accu-
rately
the
operating
characteristics
of
the
system
and
provides theoretical basis
to
evaluate effectivly
the
re-
liability
of
the
multi-sensor
fusion
syste
m.
Keywo
时
s:
mult
去
sensor
fusion
system
川
em 去
Markov
ρ
rocess;
availability;
reliability
多传感器融合系统是指对来自多个传感器的数
据进行多级别、多方面、多层次的处理与综合，从而
获得更精确、更可靠的有用信息与结果.与只采用单
一传感器的系统相比，来自多个传感器的信息具有
冗余性、互补性、关联性，基于分布式多传感器的融
合系统具有很强的容错性能，可靠性高.评价多传感
器融合系统的硬件可靠性对于多传感器融合系统的
配置具有一定指导意义口
3J
本文对多传感器融合系
统硬件冗余配置的可靠性建模进行了研究，并针对
典型的三模冗余
CTMR)
结构配置，给出表征系统可
收稿日期:
2003-12-02
作者简介:李
军(l
969~)
，男，博士生;
~j
君华(联系人儿女，教授，博士生导师.
基金项目:
国家自然科学基金资助项目
(60276037).
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