CN106570200A - 一种虚拟仿真测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟仿真测试方法，包括构建测试模型和对所构建的模型进行故障分析。本发明的虚拟仿真测试方法在产品可测试性设计的建模分析的评估中是可行的、有效的，可以对相关领域产品可测试性设计进行评估，进而改进可测试性设计，提高产品的固有测试性，为设备进一步的故障诊断以及现有测试方法的优化提供有价值的建议。一种虚拟仿真测试方法的实现，可以大大减少故障检测和隔离时间，从而大大缩短维修时间，降低对维修人员的技术要求，提高任务的可靠性，提高系统和设备的使用效能，减少寿命周期费用。故障检测率（FDR）和故障隔离率（FAR）可以达到的水平是：FDR=95%~98%；FIR=95%~99%（隔离到单个LRU）；FAR=1%~5%。

Description

一种虚拟仿真测试方法

技术领域

本发明涉及一种虚拟仿真测试方法，属于仿真测试技术领域。

背景技术

GJB2547-95《装备测试性大纲》对测试性(Tset-ability)定义为：产品能及时准确地确定其工作状态(可工作、不可工作，性能下降)和隔离其内部故障的一种设计特性。由测试性的定义可知，测试性目标是使其具有以下能力：一是状态监控能力。系统运行中实时监测其技术状态，显示和存储故障信息，必要时告警(状态监控)；二是性能检查的能力，检查系统是否可投入正常运行，有无故障，并给出相应的指示以及维修后检验等(故障检测)；三是故障隔离能力，能把检查到的故障隔离到规定的可更换单元上。

良好的测试性设计会大大缩短系统的故障诊断和维修时间，提高系统的战备完好性，减少系统的维修人力、器材以及使用和保障费用，它与可靠性、维修性等一起成为保证武器装备作战性能的有效设计手段。

对电子系统而言，可靠性与测试性是保证其完好性的两个重要方面，而测试诊断是电子系统服役后几乎每时每刻都在进行的活动。据一些统计资料表明，电子系统交付后的使用与维修保障费用已达到寿命周期费用的50％～80％，其中用于电子系统性能的提高的功能复杂性的增加，各种大型复杂电子系统不断涌现，从而故障检测和诊断提出了更高的要求。

测试性概念最早于1975年由美国专家提出，并制定了一系列的测试性标准，与此同时，测试性计算机辅助工具也开始应用。比较典型的有美国早期的WSTA(武器系统测试性分析)，能够完成对武器系统的测试性设计验证、评估工作。美国QSI公司推出的TEAMS，具有测试性分析、指标验证、测试点优化等功能。在测试性辅助工具方面，国内与国外差距较大，至今尚未看到国内相关成熟的软件。而且，即使是购买国外软件后，工程应用水平也有待提高。

一种虚拟仿真测试方法可以快速给出系统的故障检测和故障隔离能力，可以大大减少故障检测和隔离时间，从而大大缩短维修时间，降低对维修人员的技术要求，提高任务的可靠性，提高系统和设备的使用效能，减少寿命周期费用(LCC)。

现有技术的缺陷和不足：

测试性设计与产品设计不同步。测试性作为一种设计特性，应与设计同步开展，并不断改进实现测试性增长，但目前实际上，测试性设计出现滞后或不足等问题。缺乏有效的计算机辅助设计优化方法。工程常用测试性预计方法是按照绘制功能框图、结构层次图、测试流程图、获取可靠性信息、填写测试性和BIT预计表格以及计算有关指标并编写预计报告的步骤来实施，过程繁琐工作量大，且不易实现过程的自动化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种虚拟仿真测试方法。

本发明的虚拟仿真测试方法，包括构建测试模型和对所构建的模型进行故障分析：

模型的基本构建元素包括功能模块(module),测试点(lest point),测试(test),故障传播关系(dependencies),模式转换开关(switches)，所述的建模的步骤如下：

1)收集并熟悉所有有用的系统文档：收集关于系统的操作手册，设计电路图，元器件可靠性数据指标等数据；

2)建立一个系统的结构化模型，以层次化的形式表述构建一个层次化结构的模型；

3)添加故障模式：为每个最顶层的模型添加故障模式；

4)在模块之间添加链接关系：以表述依赖关系流用故障传播关系链接线把故障模式和功能模块链接起来；

5)为模型添加测试点和测试：在功能模块或者故障模式相应的位置添加测试点，在测试点内添加相关的测试手段；

6)为故障源和测试添加功能名称：“功能”通俗的理解概念就是，由故障源发出的故障信息；它由故障源发出，通过故障传播线来传播，由测试接收；

7)为模型执行多种测试性分析：完成了以上的步骤，那么就已经构建了一个能够完成初步测试性分析和静态分析的模型，然后进一步修改和完善模型；

8)评估结果策略和测试报告，以确定模型是否需要修改：

9)根据需求省级模型；

本发明的虚拟仿真测试方法采用多信号模型的形式，实现分等级建模，把模型细化到每一个功能部件；

所述的故障分析的方法如下：

故障—测试相关矩阵D＝[dij]m*n为被测对象的组成单元故障与测试相关性的数字表示，是被测对象进行测试性分析基础；

可达性分析：从故障所在组元出发，沿输出方向按广度优先搜索遍历模型图，凡是能够达到的测试点节点，即为该故障可达测试点；

相关性分析：在多信号模型中，组元故障按其影响被划分为完全故障和功能故障，故障导致装备丧失主要功能，工作完全中断，以A表示，故障导致装备丧失部分功能，系统工作不完全中断，以B表示；在此，相关性是指被测对象的组成单元和测试点质检、两个组成单元质检或两个测试点之间的逻辑关系，如测试点C依赖于组成单元B，则B发生故障就意味着C测试结果应该是不正常的，反过来，如果C测试通过了，则证明B是正常的，这就表明C与B是相关的，被测单元的相关性数学模型可以用下述矩阵来表示：

测试性参数计算：

设λn为相关矩阵中第n个故障的故障概率，λdn第n个被检测出故障的故障概率，λln为相关矩阵中可隔离到小于等于l个可更换单元的故障中第n个故障的故障概率，则：

FDR＝Σλdn/Σλn x 100％

FlR＝Σλln/Σλdn x 100％。

本发明的虚拟仿真测试方法在产品可测试性设计的建模分析的评估中是可行的、有效的，可以对相关领域产品可测试性设计进行评估，进而改进可测试性设计，提高产品的固有测试性，为设备进一步的故障诊断以及现有测试方法的优化提供有价值的建议。一种虚拟仿真测试方法的实现，可以大大减少故障检测和隔离时间，从而大大缩短维修时间，降低对维修人员的技术要求，提高任务的可靠性，提高系统和设备的使用效能，减少寿命周期费用。故障检测率(FDR)和故障隔离率(FAR)可以达到的水平是：FDR＝95％～98％；FIR＝95％～99％(隔离到单个LRU)；FAR＝1％～5％。

附图说明

图1为相关性模型图。

图2为矩阵所示相关性数学模型。

具体实施方式

测试性工作的目标是确保系统和设备达到规定的测试性要求，以提高系统和设备的战备完好性和任务成功性、减少对维修人力和其他资源的要求，降低寿命周期费用。所以测试性预计最主要关注的是故障检测率(FDR)和故障隔离率(FAR)的指标。

本发明的虚拟仿真测试方法，包括构建测试模型和对所构建的模型进行故障分析：

模型的基本构建元素包括功能模块(module),测试点(lest point),测试(test),故障传播关系(dependencies),模式转换开关(switches)，所述的建模的步骤如下：

1)收集并熟悉所有有用的系统文档：收集关于系统的操作手册，设计电路图，元器件可靠性数据指标等数据；

2)建立一个系统的结构化模型，以层次化的形式表述构建一个层次化结构的模型；

3)添加故障模式：为每个最顶层的模型添加故障模式；

4)在模块之间添加链接关系：以表述依赖关系流用故障传播关系链接线把故障模式和功能模块链接起来；

5)为模型添加测试点和测试：在功能模块或者故障模式相应的位置添加测试点，在测试点内添加相关的测试手段；

6)为故障源和测试添加功能名称：“功能”通俗的理解概念就是，由故障源发出的故障信息。它由故障源发出，通过故障传播线来传播，由测试接收；

7)为模型执行多种测试性分析：完成了以上的步骤，那么就已经构建了一个能够完成初步测试性分析和静态分析的模型，然后进一步修改和完善模型；

8)评估结果策略和测试报告，以确定模型是否需要修改：

9)根据需求省级模型；

本发明的虚拟仿真测试方法采用多信号模型的形式，实现分等级建模，可以把模型细化到每一个功能部件。

所述的故障分析的方法如下：

故障—测试相关矩阵D＝[dij]m*n为被测对象的组成单元故障与测试相关性的数字表示，是被测对象进行测试性分析基础。

可达性分析：从故障所在组元出发，沿输出方向按广度优先搜索遍历模型图，凡是能够达到的测试点节点，即为该故障可达测试点。

相关性分析：在多信号模型中，组元故障按其影响被划分为完全故障(故障导致装备丧失主要功能，工作完全中断，以A表示)和功能故障(故障导致装备丧失部分功能，系统工作不完全中断，以B表示)。在此，相关性是指被测对象的组成单元和测试点质检、两个组成单元质检或两个测试点之间的逻辑关系。如测试点C依赖于组成单元B，则B发生故障就意味着C测试结果应该是不正常的。反过来，如果C测试通过了，则证明B是正常的，这就表明C与B是相关的。如图1所示。被测单元的相关性数学模型可以用下述矩阵来表示，如图2所示。

测试性参数计算：

设λn为相关矩阵中第n个故障的故障概率，λdn第n个被检测出故障的故障概率，λln为相关矩阵中可隔离到小于等于l个可更换单元的故障中第n个故障的故障概率，则：

FDR＝Σλdn/Σλn x 100％

FlR＝Σλln/Σλdn x 100％

通过虚拟仿真的测试性预计技术、可以快速预计出设备的FDR和FAR，发现电子设备测试性的薄弱环节，提出设计改进措施，并评价设备是否能够达到规定的测试性要求。此方法的核心是快速准确的建立设备的测试性模型。

Claims (1)

1.一种虚拟仿真测试方法，其特征在于，包括构建测试模型和对所构建的模型进行故障分析：

模型的基本构建元素包括功能模块(module),测试点(lest point),测试(test),故障传播关系(dependencies),模式转换开关(switches)，所述的建模的步骤如下：

1)收集并熟悉所有有用的系统文档：收集关于系统的操作手册，设计电路图，元器件可靠性数据指标等数据；

2)建立一个系统的结构化模型，以层次化的形式表述构建一个层次化结构的模型；

3)添加故障模式：为每个最顶层的模型添加故障模式；

4)在模块之间添加链接关系：以表述依赖关系流用故障传播关系链接线把故障模式和功能模块链接起来；

5)为模型添加测试点和测试：在功能模块或者故障模式相应的位置添加测试点，在测试点内添加相关的测试手段；

6)为故障源和测试添加功能名称：“功能”通俗的理解概念就是，由故障源发出的故障信息；它由故障源发出，通过故障传播线来传播，由测试接收；

7)为模型执行多种测试性分析：完成了以上的步骤，那么就已经构建了一个能够完成初步测试性分析和静态分析的模型，然后进一步修改和完善模型；

8)评估结果策略和测试报告，以确定模型是否需要修改：

9)根据需求省级模型；

所述的故障分析的方法如下：

故障—测试相关矩阵D＝[dij]m*n为被测对象的组成单元故障与测试相关性的数字表示，是被测对象进行测试性分析基础；

可达性分析：从故障所在组元出发，沿输出方向按广度优先搜索遍历模型图，凡是能够达到的测试点节点，即为该故障可达测试点；

相关性分析：在多信号模型中，组元故障按其影响被划分为完全故障和功能故障，故障导致装备丧失主要功能，工作完全中断，以A表示，故障导致装备丧失部分功能，系统工作不完全中断，以B表示；在此，相关性是指被测对象的组成单元和测试点质检、两个组成单元质检或两个测试点之间的逻辑关系，如测试点C依赖于组成单元B，则B发生故障就意味着C测试结果应该是不正常的，反过来，如果C测试通过了，则证明B是正常的，这就表明C与B是相关的，被测单元的相关性数学模型可以用下述矩阵来表示：

测试性参数计算：

设λn为相关矩阵中第n个故障的故障概率，λdn第n个被检测出故障的故障概率，λln为相关矩阵中可隔离到小于等于l个可更换单元的故障中第n个故障的故障概率，则：

FDR＝Σλdn/Σλn x 100％

FlR＝Σλln/Σλdn x 100％。