CN111238817A - 故障注入方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种故障注入方法和系统，应用于故障注入设备，所述方法包括：接收来自控制设备发送的故障注入指令；获取所述故障注入指令中的故障注入模式；生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。本发明的故障注入方法可以根据不同的故障注入模式进行故障注入信号的注入，使被测设备在不同的测试环境下进行仿真数据测试，解决了现有技术中的故障注入只能实现单一信号的加载，而且无法实现与仿真模型相结合，因此不能满足在设备测试中需要注入不同信号和不同方式的故障注入要求的问题。

Description

故障注入方法和系统

技术领域

本申请涉及测试与控制技术领域，尤其涉及一种故障注入方法和系统。

背景技术

故障注入是指按照选定的故障模型，通过向系统或者设备注入故障来加速该被测设备的错误和失效的发生，同时采集被测设备对所注入故障的反应信息，并对反应信息进行分析，从而提供有关结果的过程；故障注入技术已成为进行产品测试和系统验证的一种重要技术手段。

现有技术中的故障注入只能实现单一信号的加载，而且无法实现与仿真模型相结合，因此不能满足在设备测试中需要注入不同信号和不同方式的故障注入要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种故障注入方法和系统。

第一方面，本发明提供一种故障注入方法，应用于故障注入设备，所述方法包括：接收来自控制设备发送的故障注入指令；获取所述故障注入指令中的故障注入模式；生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。

可选地，所述故障注入模式包括：模型仿真故障模拟、数据仿真故障模拟和注入式故障模拟。

可选地，发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试之后，所述方法还包括：获取所述被测设备的反馈信号；根据所述反馈信号，判断所述故障注入信号是否注入成功；当所述故障注入信号未注入成功时，重新发送所述故障注入信号到所述被测设备。

可选地，当故障注入模式为模型仿真故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：输入模拟参数到仿真模型，使所述仿真模型按照预设算法生成第一仿真数据；将所述第一仿真数据作为所述故障注入信号。

可选地，当故障注入模式为数据仿真故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：获取所述被测设备的历史故障数据；将所述历史故障数据按照预设规则生成第二仿真数据；将所述第二仿真数据作为所述故障注入信号。

可选地，当故障注入模式为注入式故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：通过仿真试验器模拟出多种类型的传感器；将所述多种类型的传感器输出的信号作为所述故障注入信号。

可选地，所述多种类型的传感器包括：通讯总线故障注入器、模拟信号故障注入器、数字信号故障注入器、电源故障注入器、热电阻故障注入器、热电偶故障注入器和开关量故障注入器。

第二方面，本发明提供一种故障注入系统，所述系统包括：控制设备，用于生成故障注入指令；故障注入设备，用于接收来自控制设备发送的所述故障注入指令，还用于获取所述故障注入指令中的故障注入模式，还用于生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；被测设备，用于接收来自所述故障注入设备发送的所述故障注入信号，还用于所述根据所故障注入信号进行测试。

可选地，所述故障注入设备包括：脚本解析器，用于分析所述故障注入指令，获取所述故障注入指令中的故障注入模式；脚本生成器，用于根据所述故障注入模式，生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；脚本注入器，用于将所述故障注入信号注入到所述被测设备中；监视器，用于监视所述故障注入信号是否注入成功。

可选地，在所述控制设备上运行有故障注入管理软件，用于选择故障注入模式、生成和发送故障注入指令，及查询故障注入结果。

本发明提供的一种故障注入方法和系统，应用于故障注入设备，所述方法包括：接收来自控制设备发送的故障注入指令；获取所述故障注入指令中的故障注入模式；生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。本发明的故障注入方法可以根据不同的故障注入模式进行故障注入信号的注入，使被测设备在不同的测试环境下进行仿真数据测试，并且本发明提供的故障注入方法可以对接不同的测试系统，实现系统耦合和闭环控制的在环仿真故障信号的注入，因此解决了现有技术中的故障注入只能实现单一信号的加载，而且无法实现与仿真模型相结合，因此不能满足在设备测试中需要注入不同信号和不同方式的故障注入要求的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种故障注入方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种故障注入系统应用框图；

图3是本发明实施例提供的一种故障注入系统的流程框图；

图4是本发明实施例提供的一种故障注入系统的原理框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本发明实施例提供的一种故障注入方法的流程图；如图1所示，本发明实施例中的故障注入方法具体包括如下步骤：

步骤S101，接收来自控制设备发送的故障注入指令。

步骤S102，获取所述故障注入指令中的故障注入模式。

步骤S103，生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号。

步骤S104，发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。

具体地，本发明要解决的是在包含系统仿真试验的情况下，向模拟飞机发动机的系统进行故障注入，通过模拟故障信号验证系统健康管理系统监测单元的检测能力，并通过排故试验对日常发动机试车过程中发生的各类故障进行复现和排故；针对系统所涉及的故障模式，采用三种方式完成传感器信号故障模拟功能，包括模型仿真模拟、故障数据回放与模拟以及注入式故障模拟；故障注入实现对传感器模拟信号、信号传输通道及接口、试车数据的故障注入，主要用于健康管理系统的排故试验环节，对日常发动机试车过程中发生的各类故障进行复现和排故，通过发动机模型和试车数据以及传感器信号模拟和故障模式的添加再现故障，并在识别出故障时进行相应的处理，实现仿真器在故障条件下对健康管理系统的试验验证；其中对传输的传感器模拟信号可进行断路、短路、阻抗、噪声叠加、信号偏离、延时等故障模式的模拟注入，信号传输通道及接口故障通过“串接”方式串入硬件回路，实现通、断、短、阻抗变换、延时等故障注入。故障注入过程中能够对故障注入器输出信号进行实时监控，以判断故障信号是否成功注入，防止故障注入过程导致试验对象发生损坏。

本发明提供一种故障注入方法，应用于故障注入设备，所述方法包括：接收来自控制设备发送的故障注入指令；获取所述故障注入指令中的故障注入模式；生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。本发明的故障注入方法可以根据不同的故障注入模式进行故障注入信号的注入，使被测设备在不同的测试环境下进行仿真数据测试，并且本发明提供的故障注入方法可以对接不同的测试系统，实现系统耦合和闭环控制的在环仿真故障信号的注入，因此解决了现有技术中的故障注入只能实现单一信号的加载，而且无法实现与仿真模型相结合，因此不能满足在设备测试中需要注入不同信号和不同方式的故障注入要求的问题。

在本发明的一个实施例中，所述故障注入模式包括：模型仿真故障模拟、数据仿真故障模拟和注入式故障模拟。

具体地，当故障注入模式为模型仿真故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：输入模拟参数到仿真模型，使所述仿真模型按照预设算法生成第一仿真数据；将所述第一仿真数据作为所述故障注入信号。

具体地，当故障注入模式为数据仿真故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：获取所述被测设备的历史故障数据；将所述历史故障数据按照预设规则生成第二仿真数据；将所述第二仿真数据作为所述故障注入信号。

具体地，当故障注入模式为注入式故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：通过仿真试验器模拟出多种类型的传感器；将所述多种类型的传感器输出的信号作为所述故障注入信号。

在本发明的一个实施例中，所述多种类型的传感器包括：通讯总线故障注入器、模拟信号故障注入器、数字信号故障注入器、电源故障注入器、热电阻故障注入器、热电偶故障注入器和开关量故障注入器。

在本发明的一个实施例中，发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试之后，所述方法还包括：获取所述被测设备的反馈信号；根据所述反馈信号，判断所述故障注入信号是否注入成功；当所述故障注入信号未注入成功时，重新发送所述故障注入信号到所述被测设备。

在本发明的一个实施例中，本发明提供一种故障注入系统，所述系统包括：控制设备，用于生成故障注入指令；故障注入设备，用于接收来自控制设备发送的所述故障注入指令，还用于获取所述故障注入指令中的故障注入模式，还用于生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；被测设备，用于接收来自所述故障注入设备发送的所述故障注入信号，还用于所述根据所故障注入信号进行测试。

具体地，所述故障注入设备包括：脚本解析器，用于分析所述故障注入指令，获取所述故障注入指令中的故障注入模式；脚本生成器，用于根据所述故障注入模式，生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；脚本注入器，用于将所述故障注入信号注入到所述被测设备中；监视器，用于监视所述故障注入信号是否注入成功。

具体地，在所述控制设备上运行有故障注入管理软件，用于选择故障注入模式、生成和发送故障注入指令，及查询故障注入结果。

图2是本发明实施例提供的一种故障注入系统应用框图；其中，包括模型仿真故障模拟、数据仿真故障模拟以及注入式故障模拟等类型，模型仿真故障模拟和数据仿真故障模拟将生成的仿真数据通过故障注入设备注入到被测设备中；注入式故障模拟通过数据总线接口和信号模拟硬件接口将接口信号通过故障输入设备输出到所述被测设备中进行测试，故障注入监控系统还对所述故障注入设备的输出信号进行监控。

图3是本发明实施例提供的一种故障注入系统的流程框图，所述故障注入系统为发动机健康管理系统研制提供各种故障模拟试验环境，实现发动机故障条件下的健康管理系统的试验验证功能：

1)模型仿真故障模拟：模型仿真故障模拟要求在发动机模型仿真试验过程中，能够在发动机模型生成数据中加入故障模式，如对发动机模型生成的数据进行拉偏等，通过模型仿真试验将故障数据注入被测健康管理系统中，完成故障模式模拟功能，进而对健康管理系统功能和指标的验证试验。

2)故障数据回放与模拟：故障数据回放与模拟功能要求在发动机试车数据仿真试验过程中，能够将健康管理系统历史试车故障数据进行数据仿真，通过数据仿真试验完成健康管理系统的部分故障模式的模拟试验功能，进而对健康管理系统进行故障复现及系统验证试验。注入式故障模拟。

3)注入式故障模拟功能要求仿真试验器在硬件回路上能够模拟实现传感器信号通道的通路、短路、阻抗、延时等接口故障类型。根据不同类型传感器信号，注入式故障需要实现的故障注入类型包括：通讯总线故障注入、模拟信号故障注入、数字信号故障注入、电源故障注入、传感器信号专用故障注入、热电偶/热电阻故障注入和开关量故障注入等。

图4是本发明实施例提供的一种故障注入系统的原理框图，故障注入与监控软件运行于设备主控系统中，主要实现故障注入控制、故障注入监控等功能；故障注入控制功能根据故障样本实现对各种不同信号的不同故障模式下的信号输入，其中包括通讯总线故障注入器、模拟信号故障注入器、数字信号故障注入器、电源故障注入器、热电阻故障注入器、热电偶故障注入器和开关量故障注入器；支持针对不同故障模式编辑的故障注入功能，支持自动、手动两种方式的故障注入控制功能，故障注入监控功能实现对故障信号状态监测，将采集到的总线消息、信号波形等数据显示在软件界面中。

本发明提供一种故障注入方法和系统，应用于故障注入设备，所述方法包括：接收来自控制设备发送的故障注入指令；获取所述故障注入指令中的故障注入模式；生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。本发明的故障注入方法可以根据不同的故障注入模式进行故障注入信号的注入，使被测设备在不同的测试环境下进行仿真数据测试，并且本发明提供的故障注入方法可以对接不同的测试系统，实现系统耦合和闭环控制的在环仿真故障信号的注入，因此解决了现有技术中的故障注入只能实现单一信号的加载，而且无法实现与仿真模型相结合，因此不能满足在设备测试中需要注入不同信号和不同方式的故障注入要求的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种故障注入方法，其特征在于，应用于故障注入设备，所述方法包括：

接收来自控制设备发送的故障注入指令；

获取所述故障注入指令中的故障注入模式；

生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；

发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障注入模式包括：

模型仿真故障模拟、数据仿真故障模拟和注入式故障模拟。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述故障注入信号到被测设备，使所述被测设备根据所故障注入信号进行测试之后，所述方法还包括：

获取所述被测设备的反馈信号；

根据所述反馈信号，判断所述故障注入信号是否注入成功；

当所述故障注入信号未注入成功时，重新发送所述故障注入信号到所述被测设备。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述故障注入模式为模型仿真故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：

输入模拟参数到仿真模型，使所述仿真模型按照预设算法生成第一仿真数据；

将所述第一仿真数据作为所述故障注入信号。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述故障注入模式为数据仿真故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：

获取所述被测设备的历史故障数据；

将所述历史故障数据按照预设规则生成第二仿真数据；

将所述第二仿真数据作为所述故障注入信号。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述故障注入模式为注入式故障模拟时，所述生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号，包括：

通过仿真试验器模拟出多种类型的传感器；

将所述多种类型的传感器输出的信号作为所述故障注入信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多种类型的传感器包括：通讯总线故障注入器、模拟信号故障注入器、数字信号故障注入器、电源故障注入器、热电阻故障注入器、热电偶故障注入器和开关量故障注入器。

8.一种故障注入系统，其特征在于，所述系统包括：

控制设备，用于生成故障注入指令；

故障注入设备，用于接收来自控制设备发送的所述故障注入指令，还用于获取所述故障注入指令中的故障注入模式，还用于生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；

被测设备，用于接收来自所述故障注入设备发送的所述故障注入信号，还用于所述根据所故障注入信号进行测试。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述故障注入设备包括：

脚本解析器，用于分析所述故障注入指令，获取所述故障注入指令中的故障注入模式；

脚本生成器，用于根据所述故障注入模式，生成与所述故障注入模式相匹配的故障注入信号；

脚本注入器，用于将所述故障注入信号注入到所述被测设备中；

监视器，用于监视所述故障注入信号是否注入成功。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述控制设备上运行有故障注入管理软件，用于选择故障注入模式、生成和发送故障注入指令，及查询故障注入结果。

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