基于多学科协同的某锁机构系统故障仿真

为解决机电液耦合的复杂运动机构系统的故障仿真问题,提出一种基于多学科软件协同的故障仿真分析方法.通过软件接口建立机构系统基于多学科协同的仿真模型.将相关故障模式影响因素注入机构系统仿真模型,仿真分析其对系统参数的影响.某锁机构系统的上锁故障仿真分析表明,该方法对工程实际复杂运动机构系统有效可行.该故障仿真方法有助于提高机械产品可靠性,也可为复杂机械系统的故障机理分析、故障诊断和维修等提供数据支持。     

一种验证分布式协议活性属性容错机制的模型检测方法

云计算是一种通过网络以服务的方式向用户提供按需收费的计算资源的模式,目前企业逐渐将业务部署、数据处理转移到云计算平台上进行.因为可扩展性、性能等各方面需求,所以云平台部署在分布式系统上.由于分布式系统采用大量的商品机通过复杂的结构进行搭建,因此分布式系统中组件发生故障是无法避免的.为了提高分布式系统的可靠性,技术人员在开发分布式系统时为其设计了容错机制.为了保证容错机制在分布式系统发生故障时能真正有效地工作,故障注入是检验容错机制的方法之一,通过人为地向系统中注入特定的故障,观察系统的行为并检验容错机制是否正确工作.由于分布式系统的并发特性,传统软件测试方法无法对其进行完全测试,近年来越来越多地使用模型检测技术来对分布式系统进行验证.现有的模型检测技术注重对分布式系统的安全性属性和活性属性的检测,忽略了对容错机制尤其是活性属性容错机制的检测,所以如何验证系统的活性属性容错机制是目前面临的挑战.采用抽象模型检测方法会引入模型与实际系统不匹配的问题.同时,采用实现级模型检测方法会加剧模型检测中的状态空间爆炸问题.本文提出了一个实现级模型检测工具LTMC(Liveness Properties Fault Tolerance Model Checker),结合故障注入技术对分布式协议的安全性属性与活性属性及其容错机制进行验证.同时,基于分布式系统节点的角色,本文提出了一种对等约减策略PRP(Peer Reduction Policy)对LTMC需要搜索的状态空间进行约减,缓解了状态空间爆炸问题.此外,LTMC通过引入逻辑时钟机制,优先搜索那些更有实际价值的事件执行路径.LTMC能够有目标地在待验证系统运行的特定时刻注入特定的故障,而不依赖于随机故障注入策略;当待验证系统发生改变时,只需要简单地对工具进行轻微的修改;LTMC可以系统地发现分布式协议中指定类型的所有Bug.在本文最后,我们将LTMC应用到ZooKeeper和Cassandra的几个协议中,并与深度优先搜索作对比,可以发现LTMC有3.7～594.4倍的状态空间约减率.     

基于故障剖面的安全关键系统可靠性测试与评估

可靠性测试是安全关键系统可靠性评估的重要手段。论文结合在某电信系统的工程实践,介绍一种基于故障剖面的可靠性测试和评估的方法：通过逆向工程从已有的安全关键系统的失效事件中分析提取出故障概率数据,结合故障注入测试对系统的可靠性进行评估。该方法直接从故障入手,不受缺乏缺陷引发故障概率数据问题的困扰,并通过故障模式的双层模型明确测试范围,简化了评估过程。     

基于KVM虚拟机的故障分析和注入

云计算作为未来计算机网络发展的趋势,其可靠性越来越受到重视。Kernel-based virtual machine作为Linux下一种内核虚拟机实现的方式,其故障危害性也越来越受到关注。该文运用源码分析的方式进行虚拟机故障获取分析,通过故障注入进行故障激活,根据KVM虚拟机的响应行为来判断故障对其功能的影响,从而为云计算下KVM虚拟机故障危害性分析提供一定的参考。     

采用数据流图的故障模型生成算法及其应用

为有效地解决系统级故障注入试验建模困难问题,提出语言级生成数据流图,并以此构造动态故障树的故障模型建立方法.通过对故障过程数据流分析,找出数据依赖关系并构造了故障模型生成算法.与其他方法比较,本算法具有动态性,提高了故障覆盖率,减少了系统开销,使故障注入试验更易实现.     

基于FPGA硬件的单粒子翻转模拟技术

由于航空航天活动越发复杂,深空通信和姿态控制等航空航天电子系统大量采用集成电路芯片以提高各方面性能。随着集成电路工艺节点的进一步缩小,电路受到单粒子效应而发生错误的概率越来越大。评估集成电路对单粒子翻转（Single event upset, SEU）的敏感性对航空航天的发展具有重要意义。电路规模的增加和系统功能集成度的提高给评估速度带来了严峻挑战。本文提出了一种能适用于超大规模集成电路（Very large scale integration, VLSI）的快速故障注入方法。该方法可通过脚本自动分析电路,并修改逻辑使电路具备故障注入功能。实验结果表明,该方法实现的故障注入速度可以达到纳秒级,可大幅缓解电路规模和评估时间之间的矛盾,从而满足VLSI的评估需求。     

航电中继系统多通道ARINC429总线故障注入方法

针对民用飞机航电系统集成测试中多通道故障并行注入的问题,研究ARINC429总线故障注入方法并实现功能设计;首先,分析航电中继系统的数据交互方式,设计基于航电中继系统的故障注入架构,研究基于反射内存通信网络的多通道并行故障注入方法;然后,分析ARINC429总线在协议层和应用层的故障类型和对应的注入方式,并完成故障注入功能的逻辑设计;最后,基于航电中继系统搭建故障注入实验平台,进行故障注入实验;实验结果表明,所研究的故障注入方法能够有效完成多设备、多通道航电总线在协议层和应用层的低延时故障注入,满足航电系统集成测试的要求。     

基于区域PMU和节点故障注入电流的广域后备保护算法

电网结构日益复杂,传统输电线路后备保护整定变得越来越困难.文中在间隔母线布置相量测量单元(PMU)策略下,先根据广域差动法确定故障区域,再估计出故障区域中未布置有PMU母线的电压和节点注入电流,推导出该区域节点电压故障分量方程,构造节点故障注入电流.分析故障发生前后故障线路两侧母线和正常母线的节点故障注入电流的变化特征,构造广域后备保护判据.基于IEEE 39节点系统的仿真结果验证了所提算法不受故障位置、类型和过渡电阻影响,在各种故障情景下均能检测出故障线路.     

基于Simics的系统级故障注入平台

故障注入技术是评价系统可靠性的有效方法。现有基于仿真的故障注入平台大多基于现场可编程门阵列或超高速集成电路硬件描述语言实现,对故障模型的支持非常有限。为此,基于Simics结构级模拟器,设计并实现系统级硬件故障注入平台。该平台上层支持不同固件、操作系统以及应用程序,底层支持对处理器典型流水部件的故障注入,同时实现瞬时故障、永久故障和间歇故障模型以及其他较全面的故障类型,并将一组系统级故障检测机制集成入平台中。实验通过监测硬件故障在系统级的传播,对比分析了故障对不同部件造成的系统级影响,结果表明,瞬时故障对系统影响较小,永久故障容易引起系统失效,间歇故障对各部件有不同程度的干扰作用。     

航空电子全双工交换式以太网故障注入方法研究

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是成功应用于新一代大型飞机的新型航空数据总线.针对AFDX适航性及网络容错性能研究的需要,开展了有关AFDX网络故障注入方法的研究.在AFDX实验系统上,通过软件方法进行动态故障注入,测试AFDX网络对注入故障的响应,验证了AFDX网络的可靠性、健壮性及容错性能,并为进一步研究AFDX网络性能及故障诊断提供了大量测试数据,对深入开展AFDX适航技术研究打下了基础.