HiFID故障注入系统

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概述

       当前，综合电子系统的复杂度越来越大，稳定度要求也越来越高，因此从系统设计之初就需要考虑系统的鲁棒性，即系统的故障适应能力。在系统出厂之前，针对设计之初提出的临界状态、功能性能超限技术指标等，需要故障注入系统提供故障测试的环境，以用于系统的故障适应性分析；当系统出厂之后，由于长时间使用或者恶劣的应用环境，导致经常出现一些意想不到的故障，如果能通过故障注入系统将故障现象在实验室复现，将可以提高故障定位的准确率，并大大提高故障的解决效率。

       为更好、更真实地模拟电子系统故障，最大限度地创造故障环境，恒润科技开发了一套故障注入系统HiFID。

系统介绍

       恒润科技故障注入系统HiFID，是在原有实物/ 半实物系统基础上营造故障环境，采用串入原有互联设备之间，模拟线路或者接口上的信号故障，故障类型以物理层、电气层、协议层为主。能够模拟的故障信号几乎涵盖了整个工业领域中的电子信号，按照类型可以分为总线型、模拟量和开关量。

        从系统的稳定性、可靠性、正确性、安全性角度出发，对研制系统及设备进行故障模拟与故障注入是十分必要的。

        HiFID故障注入系统可以实现如下故障注入功能：

       ♦  检测系统/设备功能设计的缺陷；

       ♦  检测系统/设备性能设计的缺陷；

       ♦  验证系统/设备故障适应能力；

       ♦  复现故障，协助故障定位；

       ♦  诊断系统故障，提供故障解决有效手段；

       ♦  验证系统设计，为系统验证提供强有力手段。

系统组成

        HiFID故障注入系统包括故障注入管理软件和故障注入设备。在实现对列车信号的故障注入时，将故障注入设备串接入列车总线中。通过故障注入管理软件控制故障注入设备实现不同的故障注入功能。
        故障注入管理软件运行于电脑或者工控机中，通过千兆以太网控制故障注入设备，实现故障注入功能。故障注入软件提供操作界面，用于进行故障项的管理和故障项的配置下发。

1、 故障注入管理软件

        故障注入管理软件主要由项目信息管理、权限管理、故障配置、设备控制、故障执行、健康监控、日志管理以及通信处理模块等功能组成。

       ♦  项目信息管理模块实现对工程信息的创建、删除以及故障信 息的管理功能；

       ♦  权限管理实现对项目的权限设置，没有权限的用户不能对项 目信息进行任何的编辑功能，只有对故障注入设备的控制（状态回读，自检）以及故障下发功能；

       ♦  故障配置模块实现对设备发送故障序列配置指令，并监控设备的通道状态功能；

       ♦  设备控制实现对设备的自检、复位、状态回读等控制；

       ♦  故障执行实现对设备的通道下发故障序列配置，监控通道执 行状态等功能；

       ♦  日志管理模块用于记录软件对设备的操作以及设备故障执行 的记录，以excel 的形式进行存储；

       ♦  通信处理模块用于通过JAVA/JNA调用方式，将配置指令发 送给UDP 通信模块，UDP 通信模块通过组包，将数据发送给设备，同时接受设备的状态返回。

1.2 故障注入功能实现

•  物理层故障注入

       ♦  信号通断：可配置的信号通断或者周期性通断故障；

       ♦  信号短路：可配置的信号线两两短路或者对其他信号 （GND/VCC/ 其他信号）的短路；

       ♦  信号串行阻抗控制：可配置的信号线阻抗控制；

       ♦  信号并行阻抗控制：可配置的信号线间阻抗控制；

       ♦  负载电容控制：可配置的总线的负载电容控制。

•  电气层故障注入

       ♦  共模电压/差模电压调整：根据规范对信号的信号幅值进 行调整，检验被测设备信号识别能力；

       ♦  上升沿/下降沿斜率调整：根据规范对信号的上升沿以及 下降沿进行调整，检测被测设备信号识别能力；

       ♦  占空比调节：根据规范调整信号的高/低电平的占空比， 检验被测设备的信号识别能力；

       ♦  外部信号干扰：提供外部接口实现对当前的信号进行干扰， 检验被测设备的信号抗干扰能力；

       ♦  信号延时：根据规范模拟延长信号的传输路径，增加信号 的传输时间，检验被测设备的信号处理能力；

       ♦  协议层故障注入。

•  协议层故障注入
       根据不同的总线规范，实现1553B、以太网、AFDX、RS422、ARINC429、HDLC、WTB、MVB、CAN、1394B 等总线信号的协议层故障注入。

应用案例

        某单位需要一套故障注入系统，以验证总线的传输特性及稳健性。故障注入系统实现如下信号的故障注入，总线类信号包括RS485 总线、MVB 总线、CAN 总线和以太网总线，离散信号包括模拟量信号和IO 信号。此套故障注入系统可以实现物理层、电气层和协议层的故障，总体构架如下。