基于虚拟飞管系统的故障注入子系统的设计与实现

发布时间：2020-09-03 17:57

　　 随着航空领域的信息化发展,战斗机电子系统的设计研发变得更加重要,同时也对战斗机的电子系统核心飞行管理系统的可靠性提出了更高的要求。为了在研发阶段提前暴露其设计缺陷,验证飞管系统的可靠性和容错性,引入故障注入技术。本论文旨在基于虚拟飞管系统开发出一套故障注入子系统,完成对虚拟飞管系统的多点联合故障注入,测试虚拟飞管系统的容错性。该故障注入子系统的实现形式为软件,其中包括故障注入软件和通用通信动态库两大模块,分别对飞机的传感器设备系统和链路层进行信号模拟和故障注入。由于虚拟化仿真技术的引入,本文研究的故障注入子系统解决了关于飞管系统故障注入的传统研究中故障注入范围单一,难以实现多设备同时注入故障的问题。同时针对飞管系统的多余度结构提出并设计了联合故障注入算法,运用于故障注入子系统中,在一定程度上提高了故障注入的效率。为了模拟多设备故障并发的情况,实现多设备同时注入故障,本文的故障注入子系统首先对飞机上的多个传感器设备进行集成虚拟化,即在同一个故障注入软件中完成对所有传感器设备输出信号的模拟,采用这种方法的好处是不需要与每一个传感器硬件进行链接,便于实现多设备联合注入故障。与故障注入软件的虚拟化思路相同,通用通信动态库完成对飞管系统数据链路层的模拟,插入到虚拟飞管系统的各种虚拟仿真软件与虚拟飞管计算机之间,然后向数据流中注入故障。作为适用于飞管系统的故障注入平台,该故障注入子系统采用Qt和VS编写,提供有显示所有传感器设备信号数据,直接修改数据等功能的主界面,以及能够选择故障源、故障信号、故障模态以及故障持续时间的联合故障注入子界面。同时在该子界面中显示故障注入的实验结果及相关记录信息。本文最终实现的故障注入子系统包括故障注入软件和通用通信动态库两大模块,通过该故障注入注入工具能够方便的向飞管系统中的各种设备,各种信号注入各种模态的故障。同时在论文的最后对故障注入子系统的功能完备性,以及联合故障注入算法的高效性进行了验证。该故障注入子系统目前已成功运用于虚拟飞管项目的各项测试实验中。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：V271.41
【部分图文】：

图 2-1 地面模拟系统结构示意术的相关定义和概述诞生于上世纪六十年代，当时的主要目的是辅计算机环境方面的选择性。随着技术的发展，不管是数量还是计算机操作系统的发展都有了问题是，由于忽略了计算机系统的安全性方面

第二章 故障注入的相关技术和方法研究入。为了还原真实环境中多设备故障并发，故障模态种类多样的特点，需要同时对多个设备进行集成的模拟仿真，并在此基础上研究故障注入算法。由以上分析可看出，传统故障注入方法中，单纯的基于硬件、基于软件和基于仿真的故障注入方法都无法满足本论文的故障注入需求，故采用比较复杂的混合型故障注入思想，并针对飞管系统的特性设计出最优的故障注入方法：即先对飞机上的多件设备甚至模块进行集成仿真，设计通用的故障模型，再基于对多设备的虚拟仿真进行联合的故障注入，以模拟出真实条件下多故障并发的复杂情况。本论文的故障注入思想如图 2-2。

是缓慢的随机变化的。用示波器观察窄带高斯噪声的波形，能看到它其实是一个频率近似为cf ，且相位和增益随机变化的正弦波。故窄带高斯噪声可以表示为：n(t )p(t)cos[t(t)]c (2-11)上式中 p (t)为噪声 n (t)的随机增益， (t)为噪声 n (t)的随机相位。相对于载波tccos 的变化而言，它们的变化要缓慢的多。2.4 针对虚拟飞管系统容错设计的故障注入研究本课题研究的故障注入子系统的测试目标为虚拟飞管系统，其目的为验证虚拟飞管系统的可靠性是否达到了真实飞管系统的水平。由于虚拟飞管系统是基于真实飞管系统搭建的仿真平台，所以故障注入子系统基于真实的飞行管理系统来进行设计，以真实飞管系统的各项容错指标作为基准，对虚拟飞管系统进行故障注入，以验证该仿真平台是否达到可靠性要求，并对故障注入飞管系统的现场数据进行采集和分析，暴露飞管系统的设计缺陷，为飞管系统后期的进一步开发提供指导。

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本文编号：2811762