CN102413005B - 一种故障注入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种故障注入方法,包括:设置故障注入类型为断路故障注入、短路故障注入、阻抗故障注入、信号幅度故障注入、信号延迟故障注入、信号占空比故障注入、信号跳变斜率故障注入,以及数据替换故障注入这些故障注入类型中的一种或者多种;根据设置的故障注入类型,对被测试线路执行故障注入。该方法能够定量地、可重复地实现多种类型的故障注入。
Description
技术领域
本发明涉及通讯、信号采集和处理领域,主要用于对高可靠性、高稳定性设备的通信和控制信号参数进行评估、调试、检测。
背景技术
在对高可靠性、高稳定性设备的设计评估、调试、检测等环节,通常不仅要求设备能够在理想环境中能够正常工作,还需要评估设备在恶劣条件下性能。
为了测试设备的可靠性、稳定性,就需要人为制造运行环境。为了能够对性能进行定量分析,就需要人为制造的运行环境有可重复性、可量化性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,提供一种故障注入方法,能够定量地、可重复地实现多种类型的故障注入。
为了解决上述技术问题,本发明提出一种故障注入方法,包括:
设置故障注入类型为断路故障注入、短路故障注入、阻抗故障注入、信号幅度故障注入、信号延迟故障注入、信号占空比故障注入、信号跳变斜率故障注入,以及数据替换故障注入这些故障注入类型中的一种或者多种;
根据设置的故障注入类型,对被测试线路执行故障注入。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在执行断路故障注入时,控制被测线路断开;
在执行短路故障注入时,控制短路故障点之间导通;
在执行阻抗故障注入时,控制串联至被测线路上的阻抗改变;
在执行信号幅度故障注入时,控制被测线路上的信号幅度改变;
在执行信号延迟故障注入时,延迟被测线路上的信号;
在执行信号占空比故障注入时,控制被测线路上的信号占空比改变;
在执行信号跳变斜率故障注入时,控制被测线路上的信号在上升沿或下降沿时改变跳变斜率;
在执行数据替换故障注入时,以一预设数据替代被测线路上的信号中的一数据。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在所述被测线路的输入端和输出端之间增加继电器节点;
在执行断路故障注入操作时,控制所述继电器节点断开,被测线路输入端和输出端之间的传输通道断开;在不执行断路故障注入操作时,控制所述继电器节点闭合,被测线路输入端和输出端之间的传输通道导通。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在所述被测线路上的短路故障点之间设置继电器节点;
在执行短路故障注入操作时,控制所述继电器节点闭合,短路故障点之间导通;在不执行短路故障注入操作时,控制所述继电器节点断开,短路故障点之间断路。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在所述被测线路的输入端和输出端之间增加串联阻抗矩阵,所述串联阻抗矩阵包括N个继电器,及与所述N个继电器一一对应的N个电阻,所述N个继电器的常闭触点串联在一起,所述N个继电器的常闭触点均与其对应的电阻并联;N为正整数;
在执行阻抗故障注入操作时,控制一个或者多个继电器的常闭触点断开,从而在被测线路输入端和输出端之间串联一个或者多个电阻;在不执行阻抗故障注入操作时,控制所述N个继电器常闭触点闭合,被测线路输入端和输出端之间通过所述N个继电器的常闭触点导通。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在被测线路的输入端和输出端之间设置模数转换器ADC、处理单元和数模转换器DAC;
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号幅度故障注入时,对从所述ADC接收到的数字信号进行电平改变处理后发送至所述DAC,以及在不执行信号幅度故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在被测线路输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC;
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行信号延迟故障注入时,将从所述ADC接收到的数字信号延迟一预设时间后,再发送至所述DAC,或者按照接口协议要求将从所述ADC接收到的数字信号的电平转换成0或者1后,延迟一预设时间后,再发送至所述DAC;所述处理单元,在不执行信号延迟故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在被测线路输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC;
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号占空比故障注入时,根据预设的占空比将从所述ADC接收到的数字信号输出至所述DAC,以及在不执行信号占空比故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在被测线路的输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC;
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行信号跳变斜率故障注入时,在检测到信号到达上升沿或者下降沿时,通过在跳变前与跳变后的数字电平之间增加一个或者多个中间电平以改变信号跳变的斜率,并将处理后的数字电平发送至所述DAC,以及在不执行信号跳变斜率故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
在被测线路的输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC;
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行数据替换故障注入时,将符合替换条件的数据的全部或者部分替换为一预设的数据后发送至所述DAC,以及在不执行数据替换故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
进一步地,上述故障注入方法还可具有以下特点:
设置各项故障注入类型的执行时间和执行顺序,并根据所述设置控制各项故障注入执行;
所述执行时间包括各项故障注入执行的绝对时间和/或各项故障注入执行的时间间隔;所述执行顺序包括单次执行时各项故障注入的执行顺序,以及循环执行的次数。
本发明提供的一种故障注入方法,能够定量地、可重复地实现多种类型的故障注入。
附图说明
图1是本发明实施例一种故障注入方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施方式做进一步说明。
参见图1,该图示出了本发明实施例一种故障注入方法,包括:
步骤S101:设置故障注入类型为断路故障注入、短路故障注入、阻抗故障注入、信号幅度故障注入、信号延迟故障注入、信号占空比故障注入、信号跳变斜率故障注入,以及数据替换故障注入这些故障注入类型中的一种或者多种;
步骤S102:根据设置的故障注入类型,对被测试线路执行故障注入。
其中,上述故障注入类型用以模拟不同的故障情景,其中:
在执行断路故障注入时,控制被测线路断开。其用于模拟线路因外部原因产生断裂、连接器接触不良等原因产生的物理通道不通的故障。
在执行短路故障注入时,控制短路故障点之间导通。其用于模拟线路中的某些线缆之间发生意外接触、绝缘皮破损等原因产生的物理通道发生短路的故障。
在执行阻抗故障注入时,控制串联至被测线路上的阻抗改变。其用于模拟线路中的某些线缆由于线路老化、连接器接触不良、传输距离变化等原因引起的物理通道发生阻抗变化的故障。
在执行信号幅度故障注入时,控制被测线路上的信号幅度改变。其用于模拟线路在传输过程中发生衰减,或者用于确认信号的幅度变化对系统的影响而引入的故障项。
在执行信号延迟故障注入时,延迟被测线路上的信号。其用于模拟通信过程中,由于器件固有延迟、处理器响应延迟、传输转换延迟等原因所引入的延迟时间变化情况。并能模拟消息间隔、模拟响应时间的变化。
在执行信号占空比故障注入时,控制被测线路上的信号占空比改变。其用于模拟信号传输过程中信号波型发生变化,从而引起信号过零点变化的情况。
在执行信号跳变斜率故障注入时,控制被测线路上的信号在上升沿或下降沿时改变跳变斜率。其用于模拟信号负载变化等原因引起的信号边沿变缓等现象,或者由于信号经过缓冲器后,信号边沿产生变化等情况。
在执行数据替换故障注入时,以一预设数据替代被测线路输入信号的一数据。其用于提供一种手段,用已知的特定信号代替原来的输入信号,以便根据特定信号产生的结果对系统进行分析。
本发明实施例在此提供一种执行上述各类型的故障注入的具体实现方法:
(1)断路故障注入:
可以在所述被测线路的输入端和输出端之间增加继电器节点。
在执行断路故障注入操作时,控制所述继电器节点断开,被测线路输入端和输出端之间的传输通道断开;在不执行断路故障注入操作时,控制所述继电器节点闭合,被测线路输入端和输出端之间的传输通道导通。
在另一实施例中,还可以以模拟开关、三极管或者MOS管来替代继电器,实现断路故障注入功能。
(2)短路故障注入:
在所述被测线路上的短路故障点之间设置继电器节点。
在执行短路故障注入操作时,控制所述继电器节点闭合,短路故障点之间导通;在不执行短路故障注入操作时,控制所述继电器节点断开,短路故障点之间断路。
在另一实施例中,还可以以模拟开关、三极管或者MOS管来替代继电器,实现短路故障注入功能。
(3)阻抗故障注入:
在所述被测线路的输入端和输出端之间增加串联阻抗矩阵,所述串联阻抗矩阵包括N个继电器,及与所述N个继电器一一对应的N个电阻,所述N个继电器的常闭触点串联在一起,所述N个继电器的常闭触点均与其对应的电阻并联;N为正整数。
在执行阻抗故障注入操作时,控制一个或者多个继电器的常闭触点断开,从而在被测线路输入端和输出端之间串联一个或者多个电阻;在不执行阻抗故障注入操作时,控制所述N个继电器常闭触点闭合,被测线路输入端和输出端之间通过所述N个继电器的常闭触点导通。
较佳地,所述串行阻抗单元中的各个电阻可以具有不同的电阻值,从而能够提供尽量多的可供调节的电阻值。例如,可以设置每2个相邻电阻阻值相差2倍,即所述N个电阻中的第1个电阻为R,第2个电阻为1/(2R),第3个电阻为1/(4R),......,依次类推,从而在进行串行阻抗调节时,能够组合出尽量多的电阻值。
在另一实施例中,还可以以模拟开关、三极管或者MOS管来替代继电器,实现串行阻抗故障注入功能。
(4)信号幅度故障注入:
在被测线路的输入端和输出端之间设置模数转换器ADC、处理单元和数模转换器DAC。
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号幅度故障注入时,对从所述ADC接收到的数字信号进行电平改变处理后发送至所述DAC,以及在不执行信号幅度故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。所述处理单元可以是FPGA、CPLD或者CPU。
其中,所述处理单元对数字信号进行电平改变处理可以包括:
一次函数调节方式:即对数字信号进行一次函数运算处理。例如,将电平值放大2倍。
固定值幅度调节:即按照接口协议要求将数字信号的电平转换成0或者1。例如,以3V为阈值,大于3V的则转换成1,小于3V的则转换成0。
(5)信号延迟故障注入:
在被测线路输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC。
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号延迟故障注入时,将从所述ADC接收到的数字信号延迟一预设时间后,再发送至所述DAC,或者按照接口协议要求将从所述ADC接收到的数字信号的电平转换成0或者1后,延迟一预设时间后,再发送至所述DAC;所述处理单元,在不执行信号延迟故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。所述处理单元可以是FPGA、CPLD或者CPU。
(6)信号占空比故障注入:
在被测线路输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC。
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号占空比故障注入时,根据预设的占空比将从所述ADC接收到的数字信号输出至所述DAC,以及在不执行信号占空比故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。所述处理单元可以是FPGA、CPLD或者CPU。
(7)信号跳变斜率故障注入:
在被测线路的输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC。
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行信号跳变斜率故障注入时,在检测到信号到达上升沿或者下降沿时,通过在跳变前与跳变后的数字电平之间增加一个或者多个中间电平以改变信号跳变的斜率,并将处理后的数字电平发送至所述DAC,以及在不执行信号跳变斜率故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。所述处理单元可以是FPGA、CPLD或者CPU。
所述信号跳变斜率故障注入主要是将一次完成的跳变,分成多次来完成,从而减低信号输入的变化速度。例如从0V跳变到5V时,进行斜率调节,增加4个中间电平1V、2V、3V、4V,从而使得跳变过程变为:0V至1V至2V至3V至4V至5V,以降低信号输入的变化速度。其中,中间电平1V、2V、3V、4V持续的时长根据可需要设置,以调节斜率。
(8)数据替换故障注入:
在被测线路的输入端和输出端之间设置ADC、处理单元和DAC。
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行数据替换故障注入时,将符合替换条件的数据的全部或者部分替换为一预设的数据后发送至所述DAC,以及在不执行数据替换故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。所述替换条件可以是,例如,对一特定地址,或者一特定子地址的全部或者部分数据执行替换。所述处理单元可以是FPGA、CPLD或者CPU。
本发明实施例还提供了设置各项故障注入类型的执行时间和执行顺序的功能。所述执行时间包括各项故障注入执行的绝对时间和/或各项故障注入执行的时间间隔;所述执行顺序包括单次执行时各项故障注入的执行顺序,以及循环执行的次数。
本发明提供的故障注入方法,能够定量地、可重复地实现多种类型的故障注入。尤其对一些对数据通信可靠性要求较高的重要的总线接口,例如MIL-STS-1553B总线接口,其能够进行多种形式的故障注入操作,并且故障注入操作灵活,实时性好,大大提高了测试的方便性,丰富了测试实例,能够在商业上获得巨大成功。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种故障注入方法,其特征在于,包括:
设置故障注入类型为断路故障注入、短路故障注入、阻抗故障注入、信号幅度故障注入、信号延迟故障注入、信号占空比故障注入、信号跳变斜率故障注入,以及数据替换故障注入这些故障注入类型中的一种或者多种;
根据设置的故障注入类型,对被测试线路执行故障注入;
在执行断路故障注入时,控制被测线路断开;
在执行短路故障注入时,控制短路故障点之间导通;
在执行阻抗故障注入时,控制串联至被测线路上的阻抗改变;
在执行信号幅度故障注入时,控制被测线路上的信号幅度改变;
在执行信号延迟故障注入时,延迟被测线路上的信号;
在执行信号占空比故障注入时,控制被测线路上的信号占空比改变;
在执行信号跳变斜率故障注入时,控制被测线路上的信号在上升沿或下降沿时改变跳变斜率;
在执行数据替换故障注入时,以一预设数据替代被测线路上的信号中的一数据;
在所述被测线路的输入端和输出端之间增加串联阻抗矩阵,所述串联阻抗矩阵包括N个继电器,及与所述N个继电器一一对应的N个电阻,所述N个继电器的常闭触点串联在一起,所述N个继电器的常闭触点均与其对应的电阻并联;N为正整数;
在执行阻抗故障注入操作时,控制一个或者多个继电器的常闭触点断开,从而在被测线路输入端和输出端之间串联一个或者多个电阻;在不执行阻抗故障注入操作时,控制所述N个继电器常闭触点闭合,被测线路输入端和输出端之间通过所述N个继电器的常闭触点导通;
所述串行阻抗单元中的各个电阻具有不同的电阻值;
在被测线路的输入端和输出端之间设置模数转换器ADC、处理单元和数模转换器DAC;
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号幅度故障注入时,对从所述ADC接收到的数字信号进行电平改变处理后发送至所述DAC,以及在不执行信号幅度故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC;
其中,所述处理单元对数字信号进行电平改变处理包括:
一次函数调节:对数字信号进行一次函数运算处理;或,
固定值幅度调节:按照接口协议要求将数字信号的电平转换成0或者1。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
在所述被测线路的输入端和输出端之间增加继电器节点;
在执行断路故障注入操作时,控制所述继电器节点断开,被测线路输入端和输出端之间的传输通道断开;在不执行断路故障注入操作时,控制所述继电器节点闭合,被测线路输入端和输出端之间的传输通道导通。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
在所述被测线路上的短路故障点之间设置继电器节点;
在执行短路故障注入操作时,控制所述继电器节点闭合,短路故障点之间导通;在不执行短路故障注入操作时,控制所述继电器节点断开,短路故障点之间断路。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行信号延迟故障注入时,将从所述ADC接收到的数字信号延迟一预设时间后,再发送至所述DAC,或者按照接口协议要求将从所述ADC接收到的数字信号的电平转换成0或者1后,延迟一预设时间后,再发送至所述DAC;所述处理单元,在不执行信号延迟故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,在执行信号占空比故障注入时,根据预设的占空比将从所述ADC接收到的数字信号输出至所述DAC,以及在不执行信号占空比故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行信号跳变斜率故障注入时,在检测到信号到达上升沿或者下降沿时,通过在跳变前与跳变后的数字电平之间增加一个或者多个中间电平以改变信号跳变的斜率,并将处理后的数字电平发送至所述DAC,以及在不执行信号跳变斜率故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述ADC,用以将被测线路输入端的模拟电压信号转换成数字信号后发送至所述处理单元;所述DAC用以将所述处理单元输出的数字信号转换为模拟信号后输出至被测线路的输出端;所述处理单元,用以在执行数据替换故障注入时,将符合替换条件的数据的全部或者部分替换为一预设的数据后发送至所述DAC,以及在不执行数据替换故障注入时,直接将从所述ADC接收到的数字信号发送至所述DAC。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的方法,其特征在于,还包括:
设置各项故障注入类型的执行时间和执行顺序,并根据所述设置控制各项故障注入执行;
所述执行时间包括各项故障注入执行的绝对时间和/或各项故障注入执行的时间间隔;所述执行顺序包括单次执行时各项故障注入的执行顺序,以及循环执行的次数。
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故障注入在航电系统测试过程中的应用;虞健飞;《航空制造技术》;20090831(第8期);第92-94页 * |
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CN102413005A (zh) | 2012-04-11 |
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