基于软件仿真技术的外源性故障注入方法研究

针对当前复杂系统测试性试验中存在的无法模拟外部条件性存在的设备故障、外部输入输出故障模式单一等故障注入问题,定义了外源性故障的概念;针对外源性故障具有的功能逻辑和运行场景特性、故障源繁杂特性、模拟难度大成本高特性、总线交联特性,总结了外源性故障注入的基本要求;提出了一种面向外总线复杂应用数据仿真的外源性故障注入方法,面向总线应用层数据,从复杂系统的高级应用逻辑出发,模拟复杂系统交联环境、使用方式等故障行为,建立自动化的实时仿真故障注入环境,通过全数字仿真模型模拟交联环境的行为,进一步通过模型输入、输出或模型参数的改变,实施总线高级行为的故障注入。最后阐述了测试性试验中的外源性故障注入实施方案,分析了该方法的关键技术和环境构建思路,制定了外源性故障注入试验的实施流程。     

基于多信号流图模型的等效故障注入样本选取

为了提高测试性故障注入试验的工程实践性,针对选取的故障样本不可注入或注入成本太高的情况,提出了一种基于多信号流图模型的等效故障注入样本选取方法。建立了系统的多信号流图模型,得到了故障-故障关联矩阵和故障-测试关联矩阵,并以提高故障样本注入率为目标,通过结合测试故障子集的概念,提出了等效故障注入样本的定义和选取方法。实例表明,该方法能够有效地提高故障样本的注入率,保证了测试性验证试验的顺利进行。     

基于LBIST的纠检错电路验证方法与实现

基于逻辑内建自测试的设计原理,提出了一种针对纠检错电路进行功能自测试的方法,根据纠检错电路具有固定纠检错能力的特点,无需存储海量的比较数据,也不需要设计响应特征分析器对结果数据进行压缩处理,针对具体的纠检错电路,通过增加特别设计的注错逻辑可实现任意类型的故障注入,并根据注错信息可对结果进行预测,通过与预期结果比较,可达到验证的目的;最后,以(40,2)海明编码与解码电路为例,实现了其功能自测试结构,并对所有2⁴⁰-1种故障进行了注入与验证;结果表明使用本文的验证方法,可实现纠检错电路的自动化随机验证。     

基于ARINC739规范的控制显示组件仿真系统研究

通过对ARINC739规范的研究,利用接口仿真技术设计了具有真实航电组件接口特性和外形的多功能控制显示组件仿真系统;系统设计使用面向对象的设计语言,建立了符合ARINC739规范通信接口模型,解决了页面系统生成、协议故障注入等关键问题;仿真结果表明,仿真系统可以完成与其他飞机系统的数据交互和显示,协议故障注入功能对于测试其他仿真组件的故障处理功能有较大帮助。     

基于模型的软件接口故障注入测试平台技术

针对软件接口类型多、接口故障注入自动控制复杂的困难以及目前缺少有效的软件接口故障注入工具现状,对软件故障注入中的交联接口故障注入技术展开研究,提出了一种基于模型的软件接口故障注入测试平台技术。通过交联接口测试可视化建模和接口故障注入算子设计,自动生成XML 格式的测试用例,并且通过基于XSLT的脚本自动化生成与执行技术实现测试的控制与执行。故障注入测试主机与接口故障注入器网络连接,接口故障注入器将接口故障数据转换成以太网、串口或CAN网络数据注入到被测软件中,并返回被测件输出数据到测试主机实现测试数据收集与判断。基于模型的软件接口故障注入测试平台具有较强的通用性与易用性,提高了接口故障注入测试的效率,降低了接口测试的成本。     

航空机电作动器健康管理验证系统研究

针对健康管理智能算法与推理模型性能的验证与评估需求,设计了一种航空机电作动器健康管理验证系统;通过分析航空机电作动器的故障机理,提出了电机、控制器、齿轮减速器的数学建模方法和对应的主要失效模式的故障注入方法,设计了验证系统硬件平台、基于组件模式的通用软件运行环境及支持实时显示功能的验证与评估模块;仿真结果表明,该平台能够支持各种健康管理算法与系统模型的加载和调用,并能够实现验证与评估信息的在线显示。     

基于1553B总线三冗余飞行控制系统设计与可靠性研究

对系统可靠性的探讨一直是航天飞行器设计过程中的首要议题，飞行控制系统作为核心系统，一旦出现故障会导致整个飞行任务的失败。以提升飞行可靠性需求为出发点，提出了一种基于1553B总线的飞行控制计算机三冗余设计方案，给出了冗余飞控系统的架构设计、控制板硬件构成、三模块同步方案和表决算法等设计方法，完成了飞行控制系统的冗余设计策略研究。为适应飞控系统的国产化、小型化、轻质化设计趋势，采用了基于国产SoC芯片的SiP模块以实现工程化。为研究三冗余系统方案可靠性，分析其工作状态建立了Markov模型。最后以Simulink图形化建模方法完成了相关仿真，通过对系统进行典型故障注入验证了冗余管理算法，仿真结果表明提高系统故障检测覆盖率有利于增强系统可靠性。     

基于ARM-Core4x 嵌入式软件平台的实现方法

针对基于ARM-Core4x微处理器的管脚功能可配置的特点,降低应用业务模块对硬件驱动层关注度及业务代码与驱动代码耦合性,提出了一种基于ARM-Core4x微处理器的嵌入式软件开发平台设计方法,该平台可提供了基于POSIX标准的硬件操作接口和操作系统及网络协议基本应用的接口,并通过子模块间逻辑调用机制的合理设计,实现了平台核心模块和应用模块独立编译且运行期间相互调用功能模块,实现开发平台的整体功能;通过对该平台软件的应用模块二次开发,减少用户应用开发对ARM微处理器硬件的关注度,使用户开发重点聚焦在应用及业务的实现上;实践证明,该软件平台可方便应用在低压继电保护装置以及智能化设备产品的开发,提高了用户应用开发效率和降低开发难度。     

舰船嵌入式软件测试用例自动驱动研究

针对舰船嵌入式软件手动测试的弊端,首先从业务逻辑、接口类型等方面总结了舰船嵌入式软件的特点,从测试用例的建模、形式化转换以及用例的解析3个方面提出了测试用例自动驱动方案,在此基础上,根据舰船嵌入式软件的业务逻辑,研究了测试用例建模方法,包括测试用例数据模型、行为模型和测试用例模型特性,给出了测试用例自动驱动方法,并且以上述方法为基础对测试用例自动驱动平台进行了设计,给出了平台硬件组成和软件设计方案;最后,利用测试用例驱动平台对某软件进行了测试应用验证,验证结果表明利用测试用例驱动平台可以显著提高测试效率。     

基于LXI的热电阻与热电偶信号故障注入器设计

为满足装备试验中的热电阻和热电偶信号自动故障注入的要求,设计了基于LXI的热电阻与热电偶信号故障注入器。通过将故障注入器串接入热电阻和热电偶信号传输线路,模拟多种热电阻和热电偶信号传输过程中的故障类型,实现对被测设备热电阻和热电偶信号的仿真。该故障注入器已应用于多类型装备的测试性验证试验中,具有良好的推广价值和应用前景。     

边界扫描测试在数字电路自动测试系统中的研究与应用[BT)]

边界扫描测试是当前数字电路模块故障隔离的主要手段,但测试能力受到模块可测试性设计限制,其它方面作用也被忽略。文中对数字电路自动测试系统设计提出了边界扫描测试应用技术,包括系统自检测试,模块功能测试和模块故障隔离。在系统自检测试中应用边界扫描,提高了设备自检故障隔离精度;而对于模块功能测试,边界扫描测试技术提供了一种新的选择;在故障隔离中扩展和延伸应用边界扫描技术,突破了模块自身测试性的限制,提高了边界扫描测试的故障覆盖率和故障隔离精度。通过实际测试验证表明,该设计方法稳定可靠,同时提升了测试系统自身和模块的测试能力和隔离精度。     

一种嵌入式边界扫描测试数据压缩及合成方法

随着嵌入式测试概念的产生,边界扫描技术作为高密度电路板故障检测的主流技术,将结合嵌入式测试方法,成为板级乃至系统级故障检测的新研究方向。嵌入式边界扫描是电路板级故障检测的必然发展趋势。文中首先介绍了嵌入式边界扫描技术,然后提出了一种嵌入式边界扫描测试数据压缩及合成方法,阐述了嵌入式边界扫描的数据生成及下载,最后以某数字电路板为对象进行了嵌入式边界扫描测试验证,并给出结论。总体上,嵌入式边界扫描测试以增强测试自动化、提高测试覆盖率和测试效率为目的,能够更好的降低产品整个寿命周期的测试维修成本。     

Defect-oriented testing of Josephson logic circuits and systems

In this paper, defect-oriented testing of low temperature superconducting Josephson logic systems is used as a basis for structural test generation. This requires the investigation of processing defects using defect monitors and the development of fault models. Inductive fault analysis techniques play an important role in this approach. By means of fault injection in the JSIM circuit simulator, the most effective test signals can be derived which can subsequently be used for test-generator hardware in a built-in self test environment.     

无人机健康诊断知识库建立研究

针对无人机健康诊断系统的设计,研究了健康诊断专家知识库的建立方法。介绍了基于规则的专家知识库的含义及其对无人机设计的要求,阐述了故障树与故障模式判据表的形成方法。故障树分析基于故障因果逻辑,逐层找出故障事件的原因,保证专家知识逻辑上的完备性。故障模式判据表将抽象的专家知识具体化为多个能够在工程上应用的要素。提出了一种故障树分析与故障判据规则相结合的建立健康诊断专家知识库的方法。从某型大气数据系统的组成及原理出发,以大气数据系统真空速失效为顶事件,构造了故障树和故障模式判据表。结果表明,结合故障树和故障模式判据表格构造的专家知识库清晰、简洁,具有很高的工程实用价值,能够应用于无人机健康诊断系统的设计。     

基于Dymola软件及Modelica语言的飞机供电系统建模与仿真

飞机供电系统的布局设计与控制逻辑是飞机系统设计的重要环节,且其对系统的可靠性、容错供电和余度等特性具有一定影响。对飞机电源系统进行仿真建模研究,在支持各种物理系统建模的Dymola平台下搭建了数字仿真模型,包括交流发电机、变压整流器、电源系统接触器和过欠压、过欠频检测模块等部件模型,并利用各个部件模型搭建了供电系统模型,同时利用Modelica语言完成系统逻辑设计,对整个系统进行仿真。数字仿真结果表明电源系统模型基本能够完成自动配电、自动隔离故障,达到设计要求,为飞机系统设计提供了理论支持。     

三模冗余计算机系统在深潜救生艇舵机控制中的应用研究

随着海洋技术的发展,潜艇的应用越来越广泛,在深海下潜艇一旦出事故很难像陆地上一样进行救援,因此深潜救生艇的应用必不可少;而深潜救生艇在水下航行中难免会发生故障,针对舵机可能发生的故障,设计了一种应用于深潜救生艇控制系统的TMR(triple modular redundancy)运动控制计算机系统;该系统以研究能满足于高可靠性系统的冗余技术为立足点,采用故障检测算法和表决算法,研究适用于它的冗余管理方案,以最大限度的提高冗余系统的故障容错能力;最后为验证设计方案的可行性,设计了故障模拟实验,将设计的TMR运动控制计算机系统应用于深潜救生艇的舵机控制中,用于验证冗余设计方案以及故障检测算法和表决算法的可行性;通过仿真结果证明了该控制系统对深潜救生艇舵机控制的有效性。     

复杂航天器电气系统潜通路分析技术研究

针对复杂航天器电气系统功能接口复杂、信号类型众多的特点,系统分析了导致潜通路存在的接口冗余、时序逻辑复杂、接地类型多等客观原因。明确了复杂航天器电气系统潜通路分析工作流程,并简要论述了潜通路分析的准备工作中的单机电气接口数据收集、电路原理图设计与简化的方法和要点,结合潜通路仿真建模分析及优化方法,总结了复杂航天器电气系统潜通路故障定位的潜在路径搜索与分析、识别与验证的步骤。提出了复杂航天器电气系统预防潜通路的电气接口信号类型简单化、电气接口隔离、信号流向单一化、接地设计提前规划四项设计原则,并针对某航天器匹配测试阶段发现的潜通路问题的原因及改进措施进行了分析。     

商用车在线故障诊断系统设计与实现

为方便商用车监测运行状态与故障诊断,设计了一种基于SAE J1939协议的在线故障诊断系统;搭建了以S3C6410为主控制器的嵌入式Linux系统平台,详细介绍了故障诊断系统的硬件、软件以及应用层设计方案;该系统能够在线解析和显示车辆报文信息,保存CAN网络接收到的报文;实验结果表明,该系统运行稳定,实时性好,能够满足车辆在线监视和诊断的需要。     

应用ETDFA生成CBTC联锁软件形式化模型的方法

CBTC系统的联锁软件为SIL4级的高安全、高可靠软件,目前广泛使用的软件测试和仿真验证的结果严重依赖选取的测试向量,要保证高覆盖率的测试十分困难;EN50128中强烈推荐SIL4等级的软件使用形式化方法完成软件需求规格说明书和软件设计,因此,采用形式化的方法设计软件,是构造高可靠、高安全软件的一个重要途径;总结了现有的CBTC系统中联锁子系统集成方式及优缺点,并使用事件确定有限自动机ETDFA(event deterministic finite automata)模型对适用性更优的升级型集成方式的联锁软件的联锁逻辑完成形式化定义,保证联锁逻辑的正确性,减少软件的不确定性描述;以办理进路为例生成联锁对象的ETDFA模型,验证该方法的有效性和可行性;该方法不仅为CBTC联锁软件的设计与开发提供新思路,而且有助于安全苛求软件的形式化验证与分析,提高联锁软件的安全性和正确性。