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第1章 绪论1

1.1 CPS概述1

1.1.1 CPS的概念与内涵2

1.1.2 与CPS相关的典型系统4

1.2 CPS的主要特征8

1.2.1 信息物理高度融合8

1.2.2 系统功能交互涌现8

1.2.3 系统结构动态演化9

1.2.4 内外状态深度感知9

1.2.5 网络实时适应控制9

1.3 CPS的应用领域和应用前景10

1.4 CPS的典型事故案例分析12

1.4.1 轨道交通系统事故案例12

1.4.2 工业控制系统事故案例15

1.4.3 电力系统事故案例15

1.5 CPS的测试与评价16

1.5.1 CPS测试评价的意义与必要性16

1.5.2 CPS测评的对策建议18

1.6 参考文献19

第2章 测试与评价技术框架22

2.1 概述22

2.2 质量及其特性22

2.2.1 质量22

2.2.2 质量特性23

2.3 故障及其风险26

2.3.1 故障26

2.3.2 风险27

2.4 故障原因32

2.4.1 内因33

2.4.2 外因44

2.5 故障传播行为46

2.6 测评技术框架47

2.6.1 测试方法48

2.6.2 测评内容49

2.7 参考文献51

第3章 硬件可靠性测评技术53

3.1 硬件可靠性测评方法54

3.1.1 硬件可靠性测评目标54

3.1.2 基于试验数据的可靠性测评54

3.1.3 基于相似产品数据的可靠性测评58

3.1.4 基于专家评分的可靠性测评58

3.1.5 基于应力分析的可靠性测评59

3.2 硬件维修性测评方法59

3.2.1 硬件维修性测评目标59

3.2.2 基于试验数据的维修性测评60

3.2.3 基于模型推断的维修性测评61

3.2.4 基于单元对比的维修性测评62

3.2.5 基于时间累积的维修性测评62

3.3 硬件电磁兼容性测评方法63

3.3.1 EMI测评65

3.3.2 EMS测评65

3.4 硬件安全性测评方法67

3.4.1 分析类测评方法67

3.4.2 检查类测评方法68

3.4.3 演示类测评方法68

3.4.4 试验类测评方法68

3.5 硬件耐久性（寿命）测评方法69

3.5.1 硬件耐久性测评目标69

3.5.2 基于模型计算的耐久性测评70

3.5.3 基于试验数据的耐久性测评71

3.5.4 基于现场信息的耐久性测评71

3.5.5 基于工程分析的耐久性测评72

3.6 硬件测试性测评方法73

3.6.1 硬件测试性测评目标73

3.6.2 基于试验数据的测试性测评73

3.7 基于现场数据的硬件测评75

3.7.1 故障数据统计75

3.7.2 分析方法77

3.8 参考文献79

第4章 软件可信性测评技术81

4.1 软件测试81

4.1.1 概述81

4.1.2 静态测试84

4.1.3 动态测试88

4.1.4 可信性测评95

4.2 通用软件测试100

4.2.1 软件开发与测试过程100

4.2.2 单元测试101

4.2.3 更高级别的测试102

4.3 嵌入式软件测试104

4.3.1 嵌入式软件104

4.3.2 嵌入式软件测试105

4.4 分布式系统测试108

4.4.1 分布式系统108

4.4.2 分布式系统测试109

4.5 参考文献115

第5章 网络连通可靠性测评技术116

5.1 网络连通可靠性基本内涵116

5.2 网络连通可靠性测评119

5.2.1 经典算法119

5.2.2 仿真算法121

5.2.3 考虑实测数据124

5.2.4 存在的问题124

5.3 考虑无线特征的网络连通可靠性测评125

5.3.1 无线网络拓扑结构分析126

5.3.2 考虑无线特征的网络连通可靠性度量参数127

5.3.3 测评模型及算法127

5.4 典型案例分析131

5.4.1 计算机通信网络可靠性测评131

5.4.2 无线传感网络可靠性测评135

5.5 参考文献139

第6章 网络性能可靠性测评技术142

6.1 性能可靠性定义及度量142

6.2 正确可靠性测评144

6.2.1 基本概念与参数144

6.2.2 测试方法146

6.2.3 评价方法147

6.3 及时可靠性测评148

6.3.1 基本概念与参数148

6.3.2 测试方法150

6.4 完整可靠性测评152

6.4.1 基本概念与参数153

6.4.2 测试方法155

6.5 性能可靠性试验评估方法156

6.5.1 确定故障判据157

6.5.2 确定试验剖面和流量生成158

6.5.3 试验数据收集158

6.5.4 试验数据处理158

6.6 典型案例分析159

6.6.1 评价对象159

6.6.2 网络性能可靠性参数选择161

6.6.3 网络性能可靠性仿真计算162

6.7 参考文献164

第7章 CPS信息安全测评技术166

7.1 CPS信息安全概述167

7.1.1 CPS信息安全威胁167

7.1.2 与CPS相关的典型信息安全事件167

7.1.3 CPS与传统IT系统信息安全特点对比170

7.1.4 CPS信息安全需求与目标171

7.1.5 CPS信息安全面临的挑战171

7.2 传统信息安全测评方法172

7.2.1 与CPS相关的信息安全标准172

7.2.2 现有的CPS信息安全风险评估173

7.3 CPS信息安全实时测评176

7.3.1 CPS异常威胁实时监测176

7.3.2 CPS信息安全风险实时评估182

7.3.3 CPS信息安全风险预测方法186

7.4 参考文献188

第8章 系统弹性测评技术190

8.1 概述190

8.2 故障注入技术基础190

8.3 故障注入技术的分类191

8.4 故障注入系统的原理193

8.5 CPS系统中常用的容错机制194

8.6 CPS系统故障模型195

8.7 CPS系统中不同层次间故障的故障传播196

8.8 故障注入的过程模型197

8.9 CPS故障注入系统结构198

8.10 CPS系统恢复能力测评指标选择199

8.11 结论204

8.12 参考文献204

第9章 系统脆性测评技术207

9.1 CPS脆性测评流程208

9.2 理论基础209

9.2.1 基本度量值209

9.2.2 常见的网络模型210

9.3 单网213

9.3.1 仅含连接边的单网213

9.3.2 渗流理论214

9.3.3 单网的级联失效216

9.3.4 空间相关性导致的级联失效219

9.3.5 含有连接边和耦合边的网络220

9.4 含有耦合边的耦合网络224

9.4.1 具有随机耦合边的耦合网络224

9.4.2 存在空间距离相关的耦合边的耦合网络231

9.4.3 度相似耦合233

9.5 存在连接边的耦合网络234

9.6 耦合网络体系235

9.7 改进措施239

9.8 参考文献239

第10章 运行质量综合评价技术242

10.1 CPS运行质量综合评估242

10.1.1 权重系数选择方法242

10.1.2 综合评价方法247

10.1.3 CPS运行质量评估250

10.2 CPS运行质量预测251

10.2.1 预测方法251

10.2.2 CPS运行质量预测256

10.3 参考文献257