基于故障注入技术的航天器系统级软件测试方法研究

针对航天器系统级软件故障模式测试特点及难点,对故障注入技术在航天器系统级软件测试的工程应用进行经验总结。详细说明了系统级软件故障模式测试的基本原理,从应用对象的角度出发将故障注入技术进行合理分类,提出了3种适用于航天器系统级故障注入技术。根据现有工程实践经验,结合系统级故障模式测试设计理论,对系统级故障注入技术从实现原理、地面系统连接方式、故障注入与系统响应时序关系等方面进行了研究,并在此基础上提出了航天器系统级星载软件故障模式测试验证的具体应用方法、适用场景及优缺点,可为航天器系统级电测中的软件测试设计提供参考。     

卫星姿轨控系统故障推演系统设计架构

研究了目前的卫星姿态轨道控制系统,针对其故障预测、诊断及对策提出了一套故障推演系统设计方案.该方案由故障动态注入系统、动态模拟系统、数据归档显示处理系统组成,完成了对在轨卫星的电性接口一致性仿真,通过计算仿真遥测数据与真实遥测数据的相关量获得异常指标,得出可能出现的故障模式;通过软故障、硬故障和真实部件故障注入方式复现...     

一种用于星载系统可靠性评测的软件故障注入工具

随着计算机应用的日益广泛和复杂,很多传统的故障注入技术及工具已经在很多领域面临着新的挑战.本文详细介绍了由本课题组自主研究开发的一种用于评测星载系统可靠性的软件故障注入工具(SFIOS),该故障注入工具针对星载系统这一特殊对象而开发,采用包括时间、空间、事件在内的多种故障触发方式,不仅能通过软件的方式随时随地注入接近实际的星载故障,而且操作简单,不需要修改星载系统的应用任务,对星载系统影响较小。实验结果表明,采用该故障注入工具评测星载系统可靠性的具有较多的优点和潜力。     

基于锁相环原理的915MHz信号发生器设计

基于锁相环原理设计研制一款915MHz信号发生器。发生器由锁相环路和功率放大器两部分组成,锁相环路由频率合成芯片ADF4153、无源三阶滤波器、压控振荡器VCO190-915TY构成,功率放大器采用功放管MW6S004NT设计实现。利用ADS软件分别建立锁相环和功率放大器模型,完成功率放大器的阻抗匹配设计,并进行性能仿真,最终实现了信号发生器的硬件样品。仿真结果显示,信号发生器在915MHz处S21为24.205d B,输出功率1d B压缩点为37.022d Bm。样件实物测试表明,信号发生器在915MHz处频率稳定,输出功率达到14.904d Bm,整体性能良好。     

平台-捷联冗余姿控系统设计

从系统冗余的角度研究了提高运载火箭姿态控制系统可靠性的途径 ,介绍了平台 -捷联主、从式冗余姿态控制系统的组成和工作原理及故障诊断、切换和重构的模式。对平台 -捷联冗余方案进行了半实物仿真试验 ,试验中用典型致命性故障模式分别在几个特征秒和不同通道加入系统 ,记录和观察飞行过程中姿态控制系统对故障的适应能力和响应特性 ,同时研究了故障诊断阈值等对系统的影响。仿真试验证明 ,冗余方案正确、可行 ,在主、从系统出现一度故障的情况下 ,系统控制软件能正确诊断出故障 ,并且把故障部分切除 ,使系统处于稳定飞行状态     

数字滤波在运载火箭速率陀螺冗余设计中的应用

首先介绍了某运载火箭姿态控制系统中的速率陀螺冗余方案,并描述了仿真试验中出现的速率陀螺故障累计次数偏多,可能造成故障误判,导致系统发散的问题.然后根据各惯性器件的测量方程和冗余判据,通过公式推导,分析出造成了基准信号与速率陀螺信号之间有差别的主要原因是:惯性器件的安装位置不同,敏感到箭体的局部弹性不同.平台安装处的振型斜率大于2个速率陀螺安装处的振型斜率,提出利用数字滤波技术,对基准信号中的弹性分量进行滤波和平滑处理,降低平台微分信号中的弹性分量,分离出对冗余判据有利的基准信号,解决了故障累计次数过多的问题.最后通过数学仿真实例,表明该方法的有效性.     

一种基于VxWorks的星载计算机软件故障注入方法研究

给出了一种基于VxWorks的模拟单粒子效应的软件故障注入方法.该方法基于航天领域常用的多任务实时操作系统VxWorks,通过软件注入故障来模拟空间辐射环境引发的星载计算机硬件的单粒子事件.对软件故障注入的流程进行了详细说明,并在硬件开发平台上进行了验证.实验测试结果表明,该方法能够有效地对星载系统可靠性进行评测,并且具有操作简便、对目标系统影响小,不会对目标系统造成损伤等优点.     

推进剂利用系统液位采集故障的分析与改进设计

研究了基于三冗余控制方案的推进剂利用系统液位信号采样的原理,深入分析了系统试验中液位信号采集故障的问题,进一步采用了一种基于周期延时的行末点换行策略,彻底解决了三冗余状态下由不同步带来的液位信号采集故障问题。     

诊断键合图在液体火箭发动机故障诊断中的应用

研究了通过诊断键合图模型建立液体火箭发动机解析冗余关系的故障诊断方法。通过在液体火箭发动机键合图模型中加入观测信号和虚拟传感器的方法，建立其诊断键合图模型，并利用此模型构建了系统的解析冗余关系。提出了根据诊断键合图因果路径并利用解析冗余关系残差趋势分析建立具有残差变化方向故障特征矩阵的方法，使故障特征值能更好地反映故障特征。最后利用仿真数据对诊断结果进行验证和分析，表明该方法建模简单、诊断速度快、准确性高。     

基于仿真计算的辐射源信号生成方法研究

为提高复杂电磁环境中辐射源信号的生成效率和逼真度,提出了一种基于仿真软件驱动实际信号生成的辐射源信号产生方法.首先,通过M atlab仿真计算得到任意辐射源信号(以辐射源信号中的LFM信号为例);其次,利用LabVIEW设计出相应的I/Q信号读取及发射单元;最后,经任意波形信号发生器生成射频信号.试验表明,利用计算机软件仿真出的辐射源信号与实际生成的射频信号相一致,该方法为实现快速仿真生成任意辐射源信号及其可视化研究提供了技术支持,独立的读取单元减少了系统内存的占用,具有一定的工程实践意义.     

基于UML的自动测试系统建模方法研究

为提供自动测试系统的领域知识，在对自动测试系统的特性进行研究的基础上，将UML引入自动测试系统的建模过程中，利用UML的扩展机制为自动测试系统的框架开发提供该领域的知识。通过为一个自动测试系统开发平台不同于常规软件产品部分的建模实例，给出了自动测试系统的特定领域知识的表达方式。     

欠驱动余度机械臂的非完整冗余特征研究

欠驱动技术在航天领域有重要应用价值。针对空间机器人系统,研究了欠驱动冗余度机械臂的"非完整冗余"特征和无碰撞路径最优运动规划方法。这种系统对于给定的机械臂末端位姿,其冗余特征不便通过传统意义上的运动学"自运动"来刻画,但是因机构自由度数大于工作空间维数,系统的冗余特征可通过动力学水平的控制体现出来。基于李雅普诺夫方法,提出一种欠驱动冗余度机械臂的无碰撞路径最优规划方法,揭示了这种机器人系统的"非完整冗余"特征,通过平面3连杆机械臂进行了仿真。     

基于D-S证据理论的雷达模糊识别研究

针对现代雷达信号的复杂性和模糊性以及信号在时间上的冗余性等特点,将模糊匹配和D-S证据理论相结合.在信号的积累和求取模糊隶属度的基础上,用D-S证据理论对隶属度进行融合,有效地解决了雷达信号识别的不确定性问题,同时充分利用了信号在时间上的冗余信息,提高了雷达信号的识别效果.仿真试验证明了该算法的有效性.     

基于四元数估计角速率的陀螺故障定位

当卫星速率积分陀螺的配置冗余度不满足一致性检验条件时，不能单纯利用硬件冗余实现陀螺的故障定位。鉴于角度和角速度敏感器的输出通过卫星运动学相关，本文利用姿态测量敏感器的输出来诊断陀螺故障。首先根据姿态测量敏感器的输出得到卫星姿态四元数，进而根据四元数动力学方程得到粗略的姿态角速度信息，并将此角速度作为输出信息用于对卫星动力学方程的滤波，从而得到较精确的角速度信息，为单冗余度陀螺组件的故障定位提供解析冗余信息。利用四元数方法可以避免出现奇点。仿真结果证明了该方法的有效性。     

Fault detection,identification and reconstruction for gyroscope in satellite based on independent component analysis

Although satellites are designed with high reliability, faults do occur when satellites are in orbit. To avoid the important services being affected, redundancy is used in satellites. There are many sensors in satellites. In order to reduce the cost, space, weight and power consumption, redundant sensors should be added to satellite as few as possible. Analytical redundancy is an efficient way to optimize the application of redundant. The gyroscope is the attitude determination sensor of the satellite. The minimum redundant structure of the gyroscope system is as follows: three gyroscopes installed in three-axis orthogonally and one gyroscope installed with slantwise for redundancy(3o+1S).To achieve fault detection, identification and reconstruction, hypothesis of statistical independence between the three-axis angular rates and hypothesis of statistical independence between the angular rates and fault are proposed. The scenario that only one sensor is faulting and there are only additive fault and full fault is supposed. Under these assumptions, firstly a threshold method is used for fault detection. After a fault is detected, independent component analysis (ICA) based algorithm for fault identification is employed. To overcome the ambiguities of ICA, correlation coefficients and prior information of the mixed matrix are used. Finally, the reconstruction matrix is obtained. By using this matrix fault signal is extracted so that the yaw, roll and pitch axes (three-axis) angular rates of the satellite can be recovered. Numerical simulations show this method can fulfill fault detection, identification and reconstruction of the gyroscope system.     

一个ATS平行测试程序的实现

自动测试系统(ATS)测试软件通常设计为一系列的数据采集、计算、显示(打印)的组合串,此法虽能完成给定的任务,但效率较低。本文介绍了一个ATS测试软件的平行程序设计方法,文中讨论了该软件的程序结构、通讯和同步,也介绍了ATS的系统配置、被测仪表特点及特殊要求。     

传感器故障诊断方法研究

对近年来传感器故障诊断和信号恢复的方法，包括硬件冗余、分析冗余和人工神经网络方法作了总结，并指出了它们的优缺点便为进一步研究传感器故障诊断和信号恢复方法提供启示。     

一种星载计算机操作系统容错引导算法研究

将软件冗余备份与SPARC V8构架芯片EDAC相结合,提出了一种新型星载计算机操作系统容错引导算法。该算法首先在EEPROM中备份三份操作系统文件,星载机上电或复位后,利用硬件EDAC功能对引导的操作系统文件进行错误检测及纠错,当检测主操作系统文件错误并且无法纠错时,则屏蔽错误操作系统文件自动引导备份操作系统文件,星载机仍可正常启动。与目前采用的硬件编码容错技术及软件冗余容错算法相比,该算法在有效降低硬件成本和软件消耗的同时,实现了对操作系统文件的检错纠错及错误屏蔽功能,提高了操作系统数据的可靠性。该算法可以为星载机容错设计提供参考。     

某自动测试系统神经网络故障诊断模块设计与实现

阐述了自动测试系统中故障诊断的重要性,详述了诊断的流程.以某型防空导弹自动驾驶仪为例,首先利用LabVIEW中的MATLAB脚本节点,分别以BP和RBF神经网络为算法编写故障诊断函数;然后用LabVIEW开发故障诊断模块界面,最后将TabVIEW和神经网络两者的优势结合实现自动驾驶仪的故障诊断.实验仿真结果表明:模块设...