推荐 | HiFID 故障注入系统

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        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，润科通用开发了HiFID 故障注入系统。

产品介绍



        润科通用的故障注入系统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，故障类型包括物理层、电气层、协议层。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设备和故障注入管理软件。在实现对列车信号的故障注入时，将故障注入设备串接入总线中。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。

        故障注入管理软件通过千兆以太网接口控制故障注入设备，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。



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



故障注入功能实现
        具体功能依据设备类型存在差异。
●  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
        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。

典型故障注入设备
●  1553B 故障注入设备



●  MVB总线故障注入设备



●  WTB 故障注入设备



●  RS422故障注入设备



●  CAN 故障注入设备



●  以太网故障注入设备



●  模拟量故障注入设备



●  0~20mA 故障注入设备



●  IO（110V）故障注入设备



●  电源故障注入设备



应用案例
航空工业某所故障注入测试系统
        航空工业某所，搭建了一套故障注入测试环境，以验证总线和接口信号的传输特性及稳健性。该故障测试环境实现如下信号的故障注入，总线类信号包括RS485 总线，ARINC429 总线，CAN 总线和以太网总线，其他接口信号包括模拟量信号和IO 信号。

        通过HiFID 故障注入系统，创造了多种边界条件，制造了丰富的故障场景，对被测设备的可靠性、稳定性进行了充分的验证，包括物理层、电气层、链路层和协议层的故障模拟，检
验了系统的鲁棒性、抗干扰能力同时依据测试数据，作用到相关设备的设计开发，提高了设备的健壮性和可靠性。总体构架如下所示：