一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)，包括仿真模塊、測試模塊、數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試實時監(jiān)視模塊，所述仿真模塊、測試模塊、數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試實時監(jiān)視模塊均連接到共享內(nèi)存且共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)共享，通過修改測試模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)干預(yù)其他模塊的工作從而完成仿真測試系統(tǒng)的故障注入。本發(fā)明的一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)可以靈活地更改測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，提供更加有效的測試手段，避免了在進(jìn)行故障、異常測試時直接修改仿真模型的弊端，將系統(tǒng)的故障域與正常域分開，保證了測試過程中交聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)一致性，有助于研究故障對目標(biāo)系統(tǒng)的真實影響及相關(guān)失效行為和對目標(biāo)系統(tǒng)的容錯機制進(jìn)行有效性評估等。
【專利說明】
一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于航空機載軟件測試領(lǐng)域，尤其涉及一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于機載嵌入式軟件及系統(tǒng)本身的復(fù)雜性及較高的可靠性的要求，機載嵌入式軟件的動態(tài)測試要求進(jìn)行如邊界、強度、極限及異常、故障等特殊情景下的測試。目前大多數(shù)故障注入測試技術(shù)都是將故障注入到目標(biāo)系統(tǒng)(或稱測試系統(tǒng))中，這種方式首先不能夠靈活修改測試過程數(shù)據(jù)，其次對于一些故障、異常測試需要直接修改仿真模型從而增大工作量和測試周期，再次對于一些極限情況以及特殊故障不能有效模擬，從而對目標(biāo)系統(tǒng)的容錯機制不能夠充分評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)，用于解決上述問題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，包括仿真模塊、測試模塊、數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試實時監(jiān)視模塊，所述仿真模塊、測試模塊、數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試實時監(jiān)視模塊均連接到共享內(nèi)存且共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)共享，通過修改測試模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)干預(yù)其他模塊的工作從而完成仿真測試系統(tǒng)的故障注入。
[0005]進(jìn)一步地，所述仿真模塊包括仿真模型解算模塊、接口收發(fā)模塊與通信協(xié)議解析模塊，仿真模型解算模塊調(diào)用交聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真模型進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真;接口收發(fā)模塊對各個硬件接口進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)對包數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收;通信協(xié)議解析模塊對仿真模型解算模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行組包，或者/且對接口收發(fā)模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。
[0006]進(jìn)一步地，所述測試模塊中的數(shù)據(jù)即為故障模型，所述故障模型依據(jù)實際系統(tǒng)中故障之間的作用關(guān)系，對復(fù)雜故障進(jìn)行抽象，將故障模型描述為由基本模式層、模式關(guān)系層和仿測特征層三層表示的故障模型。
[0007]本發(fā)明的一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)設(shè)計方法能夠通過交聯(lián)系統(tǒng)產(chǎn)生正常任務(wù)內(nèi)的測試激勵，還能夠干預(yù)仿真模型運行，產(chǎn)生各種強度、極限情況或者是高級別關(guān)聯(lián)故障下的測試激勵，可以靈活地更改測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，為用戶提供更加有效的測試手段，避免了在進(jìn)行故障、異常測試時直接修改仿真模型的弊端，將系統(tǒng)的故障域與正常域分開，保證了測試過程中交聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)一致性，有助于研究故障對目標(biāo)系統(tǒng)的真實影響及相關(guān)失效行為和對目標(biāo)系統(tǒng)的容錯機制進(jìn)行有效性評估等。
【附圖說明】
[0008]此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0009]圖1為本發(fā)明的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)原理圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)組成示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明一實施例的某型民用飛機中央告警系統(tǒng)交聯(lián)示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明一實施例的基于故障注入的中央告警系統(tǒng)仿真測試系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例型的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造型勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0015]本發(fā)明的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)設(shè)計方法以共享內(nèi)存為數(shù)據(jù)中心，主要由仿真模型解算模塊、接口收發(fā)模塊、通信協(xié)議解析模塊、測試實時顯示模塊、實時數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試模塊構(gòu)成，各模塊通過共享內(nèi)存實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。用戶可通過測試模塊動態(tài)地修改共享內(nèi)存數(shù)據(jù)干預(yù)各仿真模塊的運行，實現(xiàn)對仿真測試過程的干預(yù)，從而可產(chǎn)生各種強度、極限情況或者是高級別關(guān)聯(lián)故障下的測試激勵。
[0016]如圖1所示是基于故障注入的仿真測試原理圖，其中Oe為系統(tǒng)按照測試規(guī)格要求期望的輸出，Ot為系統(tǒng)實際的輸出。嵌入式軟件仿真測試中真實交聯(lián)環(huán)境由交聯(lián)系統(tǒng)中的仿真模型El與通信模型E2替代，故障注入模塊(或稱測試模塊)通過在仿真測試環(huán)境中動態(tài)干預(yù)仿真模型E1、E2，完成仿真測試，其中F表示故障注入模塊產(chǎn)生的故障激勵信號。
[0017]如圖2所示是基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)設(shè)計方法示意圖。第一步為組建與目標(biāo)機交聯(lián)環(huán)境的全數(shù)字仿真模塊，其由仿真模型解算模塊、接口收發(fā)模塊與通信協(xié)議解析模塊共同完成，合稱仿真模塊。仿真模型解算模塊調(diào)用交聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真模型進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真，這些模型只與交聯(lián)系統(tǒng)功能或原理相關(guān)，與具體硬件特性無關(guān)，為系統(tǒng)的內(nèi)特性模型；接口收發(fā)模塊對各個硬件接口進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)對包數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收;通信協(xié)議解析模塊依據(jù)接口控制文檔(ICD)信息對仿真模型解算模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行組包，或者對接口收發(fā)模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。第二步為組建測試模塊及故障模型，測試模塊基于故障注入的仿真測試原理構(gòu)建，根據(jù)測試任務(wù)列表中當(dāng)前測試任務(wù)信息，通過動態(tài)地修改共享內(nèi)存數(shù)據(jù)干預(yù)各仿真模塊的運行，實現(xiàn)對仿真測試過程的干預(yù)，從而可產(chǎn)生各種強度、極限情況或者是高級別關(guān)聯(lián)故障下的測試激勵。故障模型依據(jù)實際機載嵌入式系統(tǒng)中故障模型之間的作用關(guān)系，對復(fù)雜故障進(jìn)行抽象，將故障模型描述為由基本模式層、模式關(guān)系層和仿測特征層三層表示的故障模型。在測試模塊中可以通過測試腳本編輯環(huán)境編寫測試腳本(故障模型)，可以直接調(diào)用保存于故障模型庫中的已有故障模型，也可以自定義故障模型，測試腳本編輯環(huán)境提供了一套接口，可以對故障模型庫中的故障模型進(jìn)行特定關(guān)系組合，并設(shè)定一次測試的特征屬性，從而完成故障模型的建立。第三步為組建實時數(shù)據(jù)收集與分析模塊及測試實時顯示模塊，實時數(shù)據(jù)收集與分析模塊實時地進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，并實時判斷測試結(jié)果，監(jiān)測平臺工作狀態(tài)，測試實時顯示模塊實時顯示測試過程與結(jié)果，為用戶提供一組直觀的測試顯示界面。
[0018]下面以一具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，某型民用飛機中央告警系統(tǒng)與機電系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動力裝置及輔助系統(tǒng)的交聯(lián)如圖3所示，該告警系統(tǒng)可獲取交聯(lián)系統(tǒng)的故障或者異常，從而在顯示控制系統(tǒng)進(jìn)行告警顯示。涵蓋的告警包括起飛、著陸構(gòu)型告警、空速告警、高度告警、風(fēng)切變告警、增強型近地告警(EGPWS)、交通告警與防撞(TCAS)、系統(tǒng)故障告警(包括結(jié)冰、著火和煙霧、艙壓異常)、系統(tǒng)狀態(tài)提示等。進(jìn)行測試時，由于飛控系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、動力裝置及燃油系統(tǒng)的某些狀態(tài)故障無法設(shè)定，因此大量的告警無法完成測試。
[0019]而采用了本發(fā)明的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示。首先，建立與中央告警系統(tǒng)交聯(lián)的全數(shù)字仿真模塊，飛控系統(tǒng)仿真模塊涵蓋了自動飛行系統(tǒng)、主飛控系統(tǒng)、高升力系統(tǒng)功能。機電系統(tǒng)仿真模塊涵蓋了機電管理系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、及起落架系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、艙門系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防火系統(tǒng)及環(huán)控系統(tǒng)功能。航電系統(tǒng)仿真模塊涵蓋了顯控系統(tǒng)、大氣系統(tǒng)、衛(wèi)星/導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)、飛管系統(tǒng)功能。動力裝置及輔助系統(tǒng)仿真模塊涵蓋了發(fā)動機系統(tǒng)、APU系統(tǒng)功能。接著建立故障模型、測試模塊、實時數(shù)據(jù)收集與分析模塊及測試實時顯示模塊，整個全數(shù)字仿真測試系統(tǒng)通過API與中央告警系統(tǒng)交聯(lián)，用戶可以通過測試腳本編輯環(huán)境編寫測試腳本將其注入到故障模型中，系統(tǒng)運行時能根據(jù)故障模型中用戶的設(shè)定動態(tài)地修改共享內(nèi)存數(shù)據(jù)，從而干預(yù)各仿真模塊的運行后產(chǎn)生各種異?；蛘呤歉呒墑e關(guān)聯(lián)故障下的測試激勵，能夠使中央告警系統(tǒng)產(chǎn)生各個級別的告警信息，最終完成測試。如大氣系統(tǒng)、衛(wèi)星/導(dǎo)航系統(tǒng)和主飛控系統(tǒng)存在交聯(lián)關(guān)系，大氣系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)存在的一些異常告警會影響到主飛控系統(tǒng)，并產(chǎn)生高級別的告警信息(如系統(tǒng)故障告警等)。
[0020]本發(fā)明的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)設(shè)計方法可有效的進(jìn)行飛機特殊情景下的故障測試，而且過程靈活、可靠，測試過程周期短、工作量低，對飛機的目標(biāo)系統(tǒng)可進(jìn)行充分評估。
[0021]以上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，包括仿真模塊、測試模塊、數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試實時監(jiān)視模塊，所述仿真模塊、測試模塊、數(shù)據(jù)收集與分析模塊和測試實時監(jiān)視模塊均連接到共享內(nèi)存且共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)共享，通過修改測試模塊中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)干預(yù)其他模塊的工作從而完成仿真測試系統(tǒng)的故障注入。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真模塊包括仿真模型解算模塊、接口收發(fā)模塊與通信協(xié)議解析模塊，仿真模型解算模塊調(diào)用交聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真模型進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真;接口收發(fā)模塊對各個硬件接口進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)對包數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收;通信協(xié)議解析模塊對仿真模型解算模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行組包，或者/且對接口收發(fā)模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于故障注入的仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試模塊中的數(shù)據(jù)即為故障模型，所述故障模型依據(jù)實際系統(tǒng)中故障之間的作用關(guān)系，對復(fù)雜故障進(jìn)行抽象，將故障模型描述為由基本模式層、模式關(guān)系層和仿測特征層三層表示的故障模型。
【文檔編號】G05B17/02GK105955065SQ201610317863
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】孫康, 錢向農(nóng), 成紅芳, 張絮, 禹繼暉
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設(shè)計研究所