CN111044826A - 检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种检测方法及检测系统，检测方法包括：生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，并运行目标系统；其中，仿真模型代替对应的部件运行；在运行目标系统后，获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号。本发明通过生成仿真模型以代替对应的部件运行，使得能够在不调用所有部件的情况下运行目标系统，从而能够同时检测位于目标系统中的任意多个部件，有利于提高检测效率；此外，利用仿真模型所替代的部件依旧可以被其他程序调用，从而使得被检测的部件依旧处于目标系统的整体运行环境中，有利于提高检测准确性。

Description

检测方法及检测系统

技术领域

本发明实施例涉及测试方法领域，特别涉及一种检测方法及检测系统。

背景技术

现有机动设备通常包括多个控制系统，且每个控制系统系统包含多个部件。当机动设备出现异常时，无法根据异常确认发生异常的部件或系统。

本发明的发明人发现：现有技术通常采用逐一测试的方式验证每一部件或每一系统的正确性，而这一检测方式需要较长的检测时间和较高的人力成本，且部件的单独测试会脱离机动设备的整体运行环境，可能无法检测到故障原因；此外，有部分机动设备在出现故障后依旧需要运行，进行测试时无法调用机动设备的所有部件，如此，只有需要检测的多个部件为依次连续的多个部件时，才能同时进行检测。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题为提供一种检测方法及检测系统，解决耗时长、故障检测结果不准确以及对待检测部件的相互位置要求苛刻的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种检测方法，包括：生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，并运行所述目标系统；其中，所述仿真模型代替对应的部件代替仿真对象运行；在运行所述目标系统后，获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号；根据获取的输出信号的信号状态检测故障，若未检测到故障，则重新生成所述仿真模型并再次运行目标系统，直至检测到故障或已获取所述目标系统中所有部件的输出信号；其中，所述信号状态包括正常或异常，且重新生成的仿真模型的仿真对象所对应的部件与前一次生成的仿真模型的仿真对象所对应的部件不同。

另外，在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号之前，向所述目标系统输入预设输入信号，所述目标系统中的部件基于所述预设输入信号输出输出信号；所述获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号，包括：获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号和所述预设输入信号；所述根据获取的输出信号的信号状态检测故障，具体包括：根据获取的输出信号的信号状态和所述预设输入信号的信号状态检测故障。

另外，在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号和所述预设输入信号之前，还包括：按照预设的第一调整规则调整所述预设输入信号的参数；若未检测到故障，则按照所述第一调整规则再次调整所述预设输入信号的参数，直至检测到故障；对比调整后所述预设输入信号参数与预设的第一参数阈值，以得到第一偏差。

另外，在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号之前，还包括：按照预设的第二调整规则调整所述目标系统中除仿真对象以外的至少一部件的参数；若未检测到故障，则按照所述第二调整规则再次调整除仿真对象以外的至少一部件的参数，直至检测到故障；对比调整后部件的参数与预设的第二参数阈值，以得到第二偏差。

另外，在检测到故障后，记录发生故障的部件，并按照故障次数确定所述目标系统中的部件的优先级，所述优先级与所述故障次数负相关；所述生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，具体包括：按照所述优先级依次生成所述目标系统中部件的仿真模型。

另外，在检测到故障之后，显示故障信息。

相应地，本发明实施例还提供了一种检测系统，包括：生成模块，所述生成模块用于生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，所述仿真模型代替仿真对象运行；检测模块，所述检测单元用于获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号，并用于根据获取的输出信号的信号状态检测所述目标系统是否存在故障。

另外，检测系统还包括：统计模块，所述统计模块用于记录所述部件的故障次数，并根据故障次数确定所述部件的优先级，所述优先级与所述故障次数负相关；所述生成模块用于按照所述优先级依次生成所述目标系统中部件的仿真模型。

另外，检测系统还包括故障注入模块，所述故障输入模块用于向所述目标系统输入预设输入信号，所述预设输入信号的参数不处于预设的第一参数阈值范围内；以及用于调节所述目标系统中部件的参数，以使所述部件的参数不处于预设的第二参数阈值范围内。

另外，检测系统还包括显示装置，所述显示装置用于显示故障信息。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

本发明通过生成仿真模型以代替对应的部件运行，使得能够在不调用所有部件的情况下运行目标系统，从而能够同时检测位于目标系统中的任意多个部件，有利于提高检测效率；此外，利用仿真模型所替代的部件依旧可以被其他程序调用，从而使得被检测的部件依旧处于目标系统的整体运行环境中，有利于提高检测准确性。

另外，通过调整预设输入信号的参数以使目标系统发生故障，可得到使目标系统输出信号处于正常状态的预设输入信号的实际参数范围，将实际参数范围与预设的第一参数阈值进行对比，可验证系统的容错能力和故障处理能力。

另外，将部件的仿真模型生成优先级与部件的故障次数负相关，使得在进行真实部件的测试时，能够优先对故障次数较多的部件进行测试，有利于及时对故障部件进行修复。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的目标系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的检测系统的检测原理示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中的检测方法存在耗时长、检测结果不准确以及对待检测部件的相互位置要求苛刻等问题。

为解决上问题，本发明实施提供一种检测方法，通过生成仿真模型以代替对应的部件运行，使得能够在不调用所有部件的情况下运行目标系统，从而能够同时检测位于目标系统中的任意多个部件，有利于提高检测效率；此外，利用仿真模型所替代的部件依旧可以被其他程序调用，从而使得被检测的部件依旧处于目标系统的整体运行环境中，有利于提高检测准确性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本发明实施例提供的检测方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的目标系统的结构示意图。

参考图1和图2，步骤101：生成目标系统中至少一个部件的仿真模型。

本实施例中，目标系统中的部件包括N级部件，且第N级部件基于第N-1级部件的输出信号和第N级部件的参数输出输出信号；其中，N≥2。举例来说，目标系统中包含第三级部件13、第二级部件12以及第一级部件11，且不同等级部件之间是嵌套关系，第三级部件13包含至少一个第二级部件12，第二级部件12包含至少一个第一级部件11，第三级部件13基于所包含的第二级部件12的输出信号以及第三级部件13的参数输出输出信号，第二级部件12基于所包含的第一级部件11的输出信号以及第二级部件12的参数输出输出信号。

其中，目标系统包括机动设备中的电气控制系统，机动设备包括飞机、轮船以及火车等装置，电气控制系统包括液压系统、燃油系统、环控系统、起落架系统、动力系统、辅助动力系统、防火防冰系统等子系统，以及控制子系统的控制板和控制盒设备。上述N级部件包括子系统以及子系统所包含的传感器和执行部件，其中，传感器作为终端接收输入信号，执行部件用于接收传感器的输出信号并初步处理该输出信号。

需要说明的是，在其他实施例中，不同部件之间还可以是依次排列关系，即上一级部件的输出信号输入下一级部件的输入端。

本实施例中，生成除待检测部件以外的其他部件的仿真模型。举例来说，当飞机电气控制系统中环控系统出现问题，但是不能定位具体故障时，生成除环控系统的部件以外的部件的仿真模型，并以仿真模型和环控系统的真实部件构成目标系统。

在生成部件的仿真模型后运行目标系统，生成的部件的仿真模型能够代替对应的部件运行，即仿真模型与对应的部件的上下级部件连接，仿真模型能够基于上一级部件的输出信号输出输出信号至下一级部件；其中，仿真模型的参数始终为理想值，即仿真模型的输出信号是否异常完全取决于上一级部件的输出信号。

具体来说，仿真模型与上下级部件之间可以通过硬件I/O接口或无线信号连接。仿真模型与上下级部件之间的连接不会破坏仿真模型对应的部件与其他部件之间的连接关系，也就是说，仿真模型对应的部件依旧可以被其他程序调用。举例来说，目标系统包括第一部件、第二部件及第一子部件，第一子部件分别与第一部件和第二部件连接，当执行本发明实施例所提供的检测方法时，若需要用到第一子部件和第一部件，则可以生成第一子部件的仿真模型，第一子部件对应的仿真模型与第一部件连接，用于检测方法的运行；第二部件依旧与第一子部件连接，可用于运行其他程序。

如此，通过生成仿真模型以代替对应的部件运行，使得能够在不调用所有部件的情况下运行目标系统，从而能够同时检测位于目标系统中的任意多个部件，有利于提高检测效率；此外，利用仿真模型所替代的部件依旧可以被其他程序调用，从而使得被检测的部件依旧处于目标系统的整体运行环境中，有利于提高检测准确性。

本实施例中，某一级部件的输出信号的信号状态与其所包含的上一级部件的输出信号的信号状态以及该部件本身的参数有关。

具体地说，当第三级部件13所包含的第二级部件12的输出信号正常以及第三级部件13本身的参数正常，该第三级部件13的输出信号正常；当所包含的任一第二级部件12的输出信号异常或第三级部件13本身的参数异常时，该第三级部件13的输出信号可能异常。

需要说明的是，目标系统中的部件具有一定的故障处理能力，能够对发生一定偏离的输入信号和部件参数进行调整，以输出正常的输出信号；当输入信号和部件参数的偏差不在故障处理能力的调整范围内时，部件的输出信号异常。

此外，第三级部件13本身的参数既与预先设定的标准参数有关，也与目标系统运行过程中的环境数据有关。举例来说，目标系统在实际运行过程中会产生高温高压等环境，而高温高压的环境会对部件的参数产生影响，进而影响部件的输出信号。因此，进行部件检测时，模拟出目标系统的整体运行环境，有利于提高部件检测的准确性。

其中，导致部件输出信号异常或参数异常的故障类型包括：传感器信号故障、传感器通断故障、执行部件通断故障、执行部件信号故障、子系统机械故障、子系统电气信号故障等。

本实施例中，目标系统还接收预设输入信号10，目标系统中的部件基于预设输入信号10输出输出信号；其中，既可以是第一级部件11接收预设输入信号10，也可以第二级部件12等任一级部件接收预设输入信号10。

步骤102：获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号和预设输入信号10。

本实施例中，在运行目标系统后，获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号和预设输入信号10，以用于根据部件输出信号的信号和预设输入信号10的信号状态确定部件和预设输入信号是否出现异常。其中，当一部件的输入信号正常且输出信号异常时，可以判定该部件出现故障。

需要说明的是，在本发明一实施例中，仅获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号，且在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号和预设输入信号之前，还包括：向目标系统发送处于正常范围内的预设输入信号10。如此，有利于使得部件的输入信号正常，有利于避免误判，提高检测方法的准确性。

需要说明的是，现有技术在这一情况下通常默认为部件能够接收正常的预设输入信号10，如此，能够在接收预设输入信号10的部件的输出信号异常时，判断出该部件发生故障。然而，部件可能接收异常的预设输入信号10或未接收到预设输入信号10，导致部分部件因为被错误地识别为故障部件。

此外，在本发明另一实施例中，获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号和目标系统中所有部件的输入信号。

其中，获取动作既可以是一次完成，也可以是分多次完成；且获取到的信号以及后续检测到的故障信息可用于显示，以用于执行后续步骤。其中，获取到的信号和检测到的故障信息可以全部显示，也可以部分显示。

步骤103：根据获取的输出信号的信号状态和预设输入信号10的信号状态检测故障。

信号状态包括正常或异常，当某一部件的输入信号或上一级部件的输出信号正常，而输出信号异常时，则认为该部件存在故障；当预设输入信号10不处于预设的正常范围内时，预设输入信号10存在故障。

本实施例中，若未检测到故障，则认为被检测的部件正常及部件接收到的预设输入信号正常，如此，则重新生成仿真模型并再次运行目标系统，对其他部件进行故障检测；若在检测过程中检测到故障，则对发生故障的部件或预设输入信号进行校准；若直至所有的部件和预设输入信号都被检测，仍未检测到故障，则认为目标系统不存在故障，检测结束。

需要说明的是，由于错误的输入信号可能会导致下一级部件输出异常信号，因此，无法判断输入信号异常或上一级部件的输出信号异常以及输出信号异常的部件是否存在故障。当出现这一情况时，需要先对能够确认发生故障的部件或预设输入信号进行校准，并再次获取未能判断故障情况的部件的输出信号，以进一步确认可能发生故障的部件的故障情况，直至所有部件的状态被确认完毕。

举例来说，当预设输入信号10异常，且接收预设输入信号10的第一级部件11的输出信号异常时，首先调整预设输入信号10，以使预设输入信号10正常，进而根据第一级部件11的输出信号，判断第一级部件11是否存在故障。

本实施例中，若未检测到故障，则重新生成仿真模型，重新生成的仿真模型的仿真对象与前一次生成的仿真模型的仿真对象不同。如此，能够对另一部分真实部件进行检测，以确定另一部分真实部件的故障情况，进而得到整个目标系统的故障情况。

需要说明的是，在本发明一个实施例中，当目标系统发生故障时，根据该故障能够得到导致该故障的一个或多个原因，此时，可以优先对可能发生故障的部件进行检测，并在检测到故障后结束检测。

在本发明一个实施例中，在获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号和预设输入信号10之前，按照预设的第一调整规则调整预设输入信号10的参数；根据获取的输出信号和预设输入信号10检测故障，若未检测到故障，则再次调整预设输入信号10的参数，直至检测到故障；其中，第一调整规则包括递增规则和递减规则。如此，能够获取一阈值范围，预设输入信号10的参数处于该阈值范围内时，目标系统中的部件的输出信号正常。

本实施例中，目标系统具有第一参数阈值，第一参数阈值为目标系统的预设标准，当预设输入信号10的参数处于第一参数阈值内时，目标系统的输出正常。将通过调整预设输入信号10的参数并测试部件输出信号而得到的阈值范围与预设的第一参数阈值进行对比，得到第一偏差；第一偏差的数值代表实际阈值与预设标准之间的关系，可用于验证目标系统对预设输入信号10的容错能力，或者说目标系统的故障处理能力。

由于在调整预设输入信号10参数的过程中，处于被检测状态的真实部件不断在变化，即有更多不同的部件参与这一性能稳定的验证中，避免检测结果受到检测对象特性的影响，有利于提高检测结果的准确性和有效性。

在本发明另一实施例中，在获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号之前，按照预设的第二调整规则调整目标系统中除仿真对象以外的至少一部件的参数；若未检测到故障，则再次调整仿真对象以外的至少一部件的参数，直至检测到故障；对此调节后部件的参数与预设的第二参数阈值，以得到第二偏差。如此，可对目标系统对部件参数的容错能力进行验证。

本实施例中，在检测到故障后，若是部件发生故障，则记录发生故障的部件，并按照故障次数确定目标系统中的部件的优先级，优先级与故障次数负相关；当需要生成仿真模型时，按照优先级依次生成目标系统中部件的仿真模型。如此，有利于提高找到故障部件的速率。

本实施例中，通过生成仿真模型以代替对应的部件运行，使得与仿真模型对应的部件依旧可以被其他程序调用，从而使得用于检测的部件依旧处于目标系统的整体运行环境中，进而提高检测方法的准确性。

相应地，本发明实施例还提供了一种检测系统，包括：生成模块，生成模块用于生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，仿真模型代替仿真对象运行；检测模块，检测单元用于获取目标系统中除仿真对象以外的部件的输出信号，并用于根据获取的输出信号检测目标系统是否存在故障。

参考图3，图3为本发明实施例提供的检测系统的检测原理示意图。

本实施例中，检测系统包括系统开发模块27、控制板28以及显示模块29等软件，开发模块27、控制板28以及显示界面29分别运行在各自得的操作系统中。各个软件通过实时系统(RTOS)25上实时仿真平台(RT-LAB)26的API接口实现数据交互和功能调用，从而实现对整个电气控制系系统模型23的管理和监控。

电气控制系统模型23运行在实时系统25中，是检测系统的程序核心，用于完成算法和硬件调度。电气控制系统模型23对电气控制系统进行全虚拟仿真，并预留对控制板28和目标系统内执行部件的接口，从而能够接收真实/虚拟的控制板28的控制指令。

此外，检测系统还包括故障注入模块24，故障注入模块24将控制指令发送给虚拟/真实的执行部件并采集执行部件输出的信号，从而实现环境数据生成、故障生成和故障注入等功能。

本实施例中，实时系统25通过各种接口板卡进行数据的收发，接口板卡通过信号调理和综合配线之后与真实部件21连接，从而实现系统闭环；其中，真实部件21代表记载设备，包括传感器、执行部件和子系统。

本实施例中，显示模块29起到电气系统状态显示、故障状态显示、飞机状态显示以及状态反馈等功能。显示模块29基于自动化测试和自动化测量系统(NationalInstruments，NI)的LabView进行定制化开发，LabView是NI的图形化用户界面开发软件，可通过实时仿真平台26的API实时调用API的数据，进行实时显示，并可用于发送指令。

显示模块29与实时系统25连接，起到对仿真结果的实时在线监控的作用。监控界面可以直接管理仿真机上的各个I/O模块，并能增加定制界面，通过拖放操作与仿真模型中的变量关联；其中，变量指的是部件的输出信号和输入信号。如此，能够快速直接的定制故障的位置。

控制板18具有图形化操控界面，能够下发操控指令；而系统开发模块27具有模型开放、模型集成、模型实时化、模型编译以及模型关联等功能。

本实施例中，实时仿真平台26是本发明实施例所提供的检测系统的开发和管理软件，具有集成化实时仿真环境，用于对大型复杂的硬件在回路(HIL)和快速控制圆形(RCP)等半物理仿真应用的模型的实时仿真进行分布式并行计算。实时仿真平台28带有的交互式接口提供配置和管理仿真器的功能以及与运行的仿真器交互的功能。

实时系统25是具有抢占式调度的实时操作系统，是检测系统实时仿真的保证；电气控制系统模型通过Simulink等方式搭建，并结合实时仿真平台26进行半物理仿真。在进行仿真模型的设计时，预留了对执行部件的接口，结合接口系统22实现与真实部件21的对接。

本实施例中，检测系统还包括统计模块，统计模块用于记录部件的故障次数，并根据故障次数确定部件的额优先级，优先级与故障次数负相关。生成模块按照优先级依次生成目标系统中部件的仿真模型。

本实施例中，生成模块能够通过生成仿真模型以代替对应的部件运行，使得与仿真模型对应的部件依旧可以被其他程序调用，从而使得用于检测的部件依旧处于目标系统的整体运行环境中，进而提高检测方法的准确性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种检测方法，其特征在于，包括：

生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，并运行所述目标系统；其中，所述仿真模型代替对应的部件运行；

在运行所述目标系统后，获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号；

根据获取的输出信号的信号状态检测故障，若未检测到故障，则重新生成仿真模型并再次运行目标系统，直至检测到故障或已获取所述目标系统中所有部件的输出信号；其中，所述信号状态包括正常或异常，且重新生成的仿真模型所对应的部件与前一次生成的仿真模型所对应的部件不同。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号之前，向所述目标系统输入预设输入信号，所述目标系统中的部件基于所述预设输入信号输出输出信号；所述获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号，包括：获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号和所述预设输入信号；所述根据获取的输出信号的信号状态检测故障，具体包括：根据获取的输出信号的信号状态和所述预设输入信号的信号状态检测故障。

3.根据权利要求2所述检测方法，其特征在于，在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号和所述预设输入信号之前，还包括：按照预设的第一调整规则调整所述预设输入信号的参数；若未检测到故障，则按照所述第一调整规则再次调整所述预设输入信号的参数，直至检测到故障；对比调整后所述预设输入信号参数与预设的第一参数阈值，以得到第一偏差。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号之前，还包括：按照预设的第二调整规则调整所述目标系统中除仿真对象以外的至少一部件的参数；若未检测到故障，则按照所述第二调整规则再次调整除仿真对象以外的至少一部件的参数，直至检测到故障；对比调整后部件的参数与预设的第二参数阈值，以得到第二偏差。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在检测到故障后，记录发生故障的部件，并按照故障次数确定所述目标系统中的部件的优先级，所述优先级与所述故障次数负相关；所述生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，具体包括：按照所述优先级依次生成所述目标系统中部件的仿真模型。

6.根据权利要求5中任一项所述的检测方法，其特征在于，在检测到故障之后，显示故障信息。

7.一种检测系统，其特征在于，包括：

生成模块，所述生成模块用于生成目标系统中至少一个部件的仿真模型，所述仿真模型代替仿真对象运行；

检测模块，所述检测单元用于获取所述目标系统中除仿真对象以外的所述部件的输出信号，并用于根据获取的输出信号的信号状态检测故障。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，还包括：统计模块，所述统计模块用于记录所述部件的故障次数，并根据故障次数确定所述部件的优先级，所述优先级与所述故障次数负相关；所述生成模块用于按照所述优先级依次生成所述目标系统中部件的仿真模型。

9.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，还包括：故障注入模块，所述故障输入模块用于向所述目标系统输入预设输入信号，所述预设输入信号的参数不处于预设的第一参数阈值范围内；以及用于调节所述目标系统中部件的参数，以使所述部件的参数不处于预设的第二参数阈值范围内。

10.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，显示装置，所述显示装置用于显示故障信息。

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