在软硬件一体复杂系统中,系统失效除了硬件本身的故障外,另一个主要原因来源于计算机软件的使用或失效带来的影响,如何有效进行系统故障诊断与系统可靠性评估成为当前备受关注的研究课题。本文以软硬件一体复杂系统为研究对象,以其性能退化过程及观测数据为基础对软硬件一体复杂系统可靠性评估分析方法展开深入研究,主要创新点包括以下几个方面:第一,基于马氏距离(MD)面积度量的故障诊断方法。本文提出了一种基于马氏距离度量的故障诊断方法,对于监测到的历史退化数据及失效数据,通过马氏距离度量进行映射变换,将多维性能退化数据样本转化为马氏距离单变量数据,继而求出其分布函数,利用面积度量法比较观测样本与训练样本变换后的单变量数据的累积分布函数之间的差异,根据定积分计算分布曲线之间的面积值,并通过面积大小度量来诊断系统是否发生故障,该方法将多维指标转化为单维指标,计算简单,减少了多维指标诊断的复杂性和时间开销。第二,考虑软件运行影响的软硬件一体复杂系统剩余寿命分析方法。基于硬件性能退化过程,将软件的使用或运行看作是系统的一种外部冲击,提出了一种考虑软件运行影响的软硬件系统剩余寿命评估分析方法。该方法通过硬件性能退化指标变化来表征软件运行对系统的影响,采用离散隐Markov过程来描述两者之间的关系。根据在不同软件运行条件下系统性能退化指标样本中的改变点个数,对同一硬件退化过程分段构建不同的退化模型,使模型更加精确的描述退化过程。采用随机仿真技术与优化技术对硬件剩余寿命进行估计,根据系统体系结构估计软硬件系统的剩余寿命。第三,基于δ-Copula模型的软硬件系统剩余寿命分析模型。本章提出了基于δ-冲击模型的δ-Copula模型,根据监测到的退化数据得到的特征指标构建可靠性函数,该模型最大的优点是不需要事先确定各个特征指标与可靠性函数之间的函数关系,因为Copula函数对于每个指标的边缘分布是没有要求的,而只需要利用Copula函数获得所有指标的联合分布,根据可靠性分布函数获得系统的剩余寿命预测值。