面向测试性虚拟验证的功能-故障-行为-测试-环境一体化模型

 由于测试性预计和测试性试验验证客观存在的困难及问题,测试性虚拟验证将在测试性工程领域发挥重要作用.根据测试性虚拟验证对模型的需求,针对传统测试性模型存在的定量特征少、导致测试性评估结果不准确等问题,提出一种功能-故障-行为-测试-环境一体化模型.首先,分析并指出该一体化模型由功能、故障、行为、测试、环境5大类要素构成.然后,在数学上对该一体化模型及其子模型进行定义和描述,分析并建立各子模型之间的关联关系.最后以某导弹及其测试系统为案例进行实验和应用研究.结果表明,在建模信息量充足的情况下,基于该一体化模型得到的测试性虚拟试验验证与评估结果较准确,能较好地支持装备测试性摸底、鉴定与验收等.     

小子样复杂装备系统测试性评估中的验前参数值确定方法

针对当前小子样测试性评估中对验前信息处理不规范、结果可信度差的问题,研究了由专家经验信息、子系统试验信息和虚拟仿真信息确定系统测试性验前参数值的方法.根据不同来源的测试性验前信息,分别提出了模糊不确定性加权、分系统数据折合和基于相似度量的Dempster-Shafer(D-S)证据融合方法估计系统测试性验前参数值.实例分析表明:该方法计算测试性评估中的验前参数值比其他文献方法的计算结果低约0.8%.     

A Fault Sample Simulation Approach for Virtual Testability Demonstration Test

Virtual testability demonstration test has many advantages,such as low cost,high efficiency,low risk and few restrictions.It brings new requirements to the fault sample generation.A fault sample simulation approach for virtual testability demonstration test based on stochastic process theory is proposed.First,the similarities and differences of fault sample generation between physical testability demonstration test and virtual testability demonstration test are discussed.Second,it is pointed out that the fault occurrence process subject to perfect repair is renewal process.Third,the interarrival time distribution function of the next fault event is given.Steps and flowcharts of fault sample generation are introduced.The number of faults and their occurrence time are obtained by statistical simulation.Finally,experiments are carried out on a stable tracking platform.Because a variety of types of life distributions and maintenance modes are considered and some assumptions are removed,the sample size and structure of fault sample simulation results are more similar to the actual results and more reasonable.The proposed method can effectively guide the fault injection in virtual testability demonstration test.     

A novel testability model for health management of heading attitude system

Prognostics and health management (PHM) is very important to guarantee the reliability and safety of aerospace systems, and sensing and test are the precondition of PHM. Integrating design for testability into early design stage of system early design stage is deemed as a fundamental way to improve PHM performance, and testability model is the base of testability analysis and design. This paper discusses a hierarchical model-based approach to testability modeling and analysis for heading attitude system health management. Quantified directed graph, of which the nodes represent components and tests and the directed edges represent fault propagation paths, is used to describe fault-test dependency, and quantitative testability information is assigned to nodes and directed edges. The fault dependencies between nodes can be obtained by functional fault analysis methodology that captures the physical architecture and material flows such as energy, heat, data, and so on. By incorporating physics of failure models into component, the dynamic process of a failing or degrading component can be projected onto system behavior, i.e., system symptoms. Then, the analysis of extended failure modes, mechanisms and effects is utilized to construct fault evolution-test dependency. Using this integrated model, the designers and system analysts can assess the test suite’s fault detectability, fault isolability and fault predictability. And heading attitude system application results show that the proposed model can support testability analysis and design for PHM very well.     

Testability evaluation using prior information of multiple sources

Testability plays an important role in improving the readiness and decreasing the lifecycle cost of equipment. Testability demonstration and evaluation is of significance in measuring such testability indexes as fault detection rate（FDR） and fault isolation rate（FIR）, which is useful to the producer in mastering the testability level and improving the testability design, and helpful to the consumer in making purchase decisions. Aiming at the problems with a small sample of testability demonstration test data（TDTD） such as low evaluation confidence and inaccurate result, a testability evaluation method is proposed based on the prior information of multiple sources and Bayes theory. Firstly, the types of prior information are analyzed. The maximum entropy method is applied to the prior information with the mean and interval estimate forms on the testability index to obtain the parameters of prior probability density function（PDF）, and the empirical Bayesian method is used to get the parameters for the prior information with a success-fail form. Then, a parametrical data consistency check method is used to check the compatibility between all the sources of prior information and TDTD. For the prior information to pass the check, the prior credibility is calculated. A mixed prior distribution is formed based on the prior PDFs and the corresponding credibility. The Bayesian posterior distribution model is acquired with the mixed prior distribution and TDTD, based on which the point and interval estimates are calculated.Finally, examples of a flying control system are used to verify the proposed method. The results show that the proposed method is feasible and effective.     

基于研制信息的测试性验证试验方案研究

针对现有测试性验证试验方案需要较大故障样本量的问题,提出了一种利用研制信息制定测试性验证试验方案的新方法。首先,在二项分布经典抽样模型的基础上,运用证据理论方法,研究了基于测试性试验数据、测试性预计结果和专家经验等研制信息的基本信任分配函数的构造方法,建立了基于融合不同种类研制信息的测试性验证试验方案,并确定了该方案的存在性,给出了方案的确定方法,最后开展了案例应用研究。由于充分考虑了研制信息,因此在确保有较好的验证效果的条件下,与传统的试验方案相比,该方法可以明显减少故障样本量,或在样本量保持不变的情况下有效降低双方风险。     

机载系统测试性设计体系研究

军用飞机在外场表现出诊断能力不足的现象,严重影响飞机再次出动的效率。从军用飞机故障诊断 的实际使用需求出发,深入分析机载系统在设计、试验过程中存在的测试性设计问题;针对军用飞机整个研制 与使用过程,明确设计目标,提供设计、验证和评估方法,将原来相互孤立的设计工作进行整合,提出一套完整 的机载系统测试性设计体系,并对测试性设计过程中的诊断能力设计、测试性试验等关键环节进行深入剖析; 同时,在工作方法、专业定位和制度保障方面提出改进建议,能够有效促进测试性设计有机地融入机载系统的 设计过程,提升机载系统测试性水平,提高飞机综合诊断能力。     

测试性研制阶段数据评估验证方法

分析了现有测试性验证方法应用情况,阐述了测试性研制阶段数据评估验证方法的必要性。通过与现有测试性验证方法的对比分析,提出了一种新的测试性验证方法,并说明了该验证方法的含义和特点。该验证方法可用于故障检测率、故障隔离率和虚警率的验证。建立了该验证方法的工作框架,包括验证要求、验证程序、验证技术和验证组织。重点阐述了该验证方法的两种工作方式实施流程、适用的最小样本量范围、测试性数据收集表格和测试性数据判据。其中,测试性数据收集表格可以记录故障检测、故障隔离和虚警信息。进行了案例应用,给出了数据分析结果和经验总结。案例应用表明该方法能够达到测试性验证的效果。     

基于不确定性测度与支持度的测试性验前信息融合方法

针对目前验前信息融合方法存在主观性和单一性的缺陷,引入验前分布的不确定性测度和支持度,提出了基于不确定性测度与支持度相结合的验前信息加权融合方法.首先,利用β分布对测试性验前信息的不确定性进行描述,运用不同的验前信息确定验前分布超参数;然后,引入不确定性测度和支持度作为验前信息加权因子,设计了相应的融合算法;最后利用混合验前分布,结合测试性现场试验数据,计算了Bayes融合评估的验后结果.该方法不仅考虑了验前分布本身对测试性参数的真实情况描述的接近程度,还考虑了不同来源的验前信息之间的支持程度.实例分析表明,在同一置信水平下,基于该方法的测试性评估置信下限相对于传统方法的测试性评估置信下限大约提高了0.7%.      

基于序贯回归的小样本测试性验证试验方案

针对现有测试性验证试验方案难以实现较小样本量下满足置信水平要求的测试性评估问题,提出了基于序贯回归的小样本测试性验证试验方案。提出并证明了成败型试验序贯样本回归可行性假设;对序贯样本进行回归分析,实现了小样本下的测试性评估;建立了评估优化方案,实现了满足置信水平要求的测试性评估。实例验证表明:该方法可同时适用于有双方风险要求和置信水平要求的场合,且完所需样本量明显减少,在案例中平均减少了22.3%,最大减少了85%。      

基于优化SPOT和D-S证据理论的测试性验证方案

针对现有基于序贯验后加权检验的测试性验证方案对测试性设计指标之间的模糊参数空间考虑不足，以及未能充分运用测试性多源先验信息的问题，提出一种优化序贯验后加权检验和D-S证据理论相结合的测试性验证方案。首先，考虑测试性设计指标之间的模糊参数空间，构建三参数空间复杂假设，并基于Bayes理论研究序贯决策规则，同时确定决策因子以及决策阈值；其次，以测试性指标构成的参数空间为辨识框架，分别构造基于专家信息以及测试性试验数据等先验信息的基本信任分配函数，建立融合多源先验信息的优化序贯验证方案；最后，结合实例进行研究，并与经典验证方案、传统Bayes验证方案、序贯概率比检验方案以及序贯验后加权检验方案进行了对比分析。结果表明，该方案由于考虑了模糊参数空间以及充分融合了多源先验信息，有效解决了模糊参数空间的处理问题，同时所确定的平均故障样本量在决策支持的参数空间均优于其他方法。     

一种基于可控可观性模型的飞航武器测试性方案设计

针对飞航武器保障中测试资源调度缺乏顶层规划,测试方法配置无法进行优化管理的现状,提出了一种面向测试性方案设计的数学算法,探索测试性理论工程化的途径。利用线性系统理论中的可控可观模型,对故障与测试资源间的关系重新表述,进行了测试完备性分析;运用模糊综合评判模型分别对测试点设计、测试序列排布、测试方法设计优选,得到测试资源的最优化调度与配置。最后,以无人机系统为例,用模型进行了测试性方案设计。     

基于仿真数据的测试性验证序贯设计方案

针对当前测试性验证试验设计方案均存在确定的故障样本量较大以及验证周期长的问题,提出了一种基于仿真数据的测试性验证序贯设计方案。首先,基于二项分布模型确定序贯设计的判决阈值;然后,在序贯试验下基于给定的样本量分配和故障模式选取方法,采用仿真的方式生成相应的故障模式并进行验证试验。同时,以序贯方式计算相应的概率比,通过其取值动态判定接受/拒收。结果表明,与传统方法相比,该方法与经典验证方法具备几乎相同的抽样特性,能达到有效减少测试性验证试验所需故障样本量的目的。     

航空机电系统测试性建模与分析新方法

针对航空机电系统测试性设计(DFT)需求,提出基于面向对象的贝叶斯网络(OOBN)与状态-测试关联灵敏度指标的系统测试性建模与分析的新方法。该建模方法能清晰地刻画系统故障与测试间的关联程度,反映复杂系统的层次结构关系。基于信息论的交叉熵原理提出状态-测试关联灵敏度指标,并给出计算方法。该指标反映复杂机电系统测试中的不确定性影响,克服了基于香农熵的测点评判分析方法的缺点,结合测试性建模获得的模型信息进行推理计算,可用于测试性的定量分析。运用该综合分析方法对飞机燃油系统进行测试性建模与分析,结果表明所提出的方法与指标在航空机电系统DFT中具有实用性。     

面向航天器系统级测试的虚拟测试方法及应用

航天器总体设计正确性和接口实现正确性的及时验证,是提高航天器这类复杂系统可靠性的重要手段。本文提出一种基于模型检测的虚拟测试方法。方法采用窗口树模型(WTM)对复杂系统进行建模,采用状态转移图(STG)作为系统规约刻画系统行为的正确性。方法通过提出基于自动机的模型检测机制,实现了一种面向航天器系统级测试的虚拟测试平台(VTP)原型系统。该平台支持虚拟测试准备、虚拟测试执行和虚拟测试评估等功能,模拟并实现复杂系统总体设计正确性的验证和接口实现正确性的验证。     

导弹装备测试性数据相关性分析研究

针对目前装备使用阶段测试性数据来源于专家信息这类存在不确定性因素的信息,会直接影响测试性验证结论的准确性和完整性。为了增加测试性数据的可信度,基于导弹装备使用阶段测试性数据,提出了灰色关联分析的方法流程,对数据进行相关性分析。结果表明,基于灰色关联算法的数据相关性分析方法能得到测试性数据可信度程度,并挖掘出测试性指标间潜在的关联规律,能丰富专家信息,有助于提高验证准确度。     

一种辐射环境下小子样试验评估方法

对元器件在辐射环境下的小子样试验评估方法作了分析研究，基于元器件辐射损伤阈值服从正态分布的假设，采用基于虚拟增广的小子样试验评估方法对元器件抗辐射能力进行评估，得到了元器件在给定置信水平下的损伤阈值下限及在给定辐射水平下的生存能力，通过实例验证了评估方法的可行性。在labview开发环境下完成方法的软件研制。方法可为航天器的抗辐射加固设计与评估提供有益参考。     

一种基于ROM模型的测试性指标论证方法

针对实践中缺乏理论性、可实施性强的测试性指标论证方法的现状,提出了一种基于可靠度、战备完好率与可维修度（ROM）模型的测试性指标论证方法。从战备完好率（O）、可靠度（R）、可维修度（M）关系式入手,将关系式中的可靠度和可维修度分别用平均故障间隔时间（MTBF）和平均修复时间（MTTR）替换,再建立MTBF和MTTR与故障诊断率、虚警率和机内测试（BIT）故障率的关系式并代入"ROM"关系式,得到战备完好率与测试性指标之间的关系式,建立待解指标与BIT数量之间的关系式,通过代入和消减参数得到战备完好率随BIT数量变化曲线,通过找到曲线极值点得到最佳BIT数量,进而得到最佳的测试性指标。在模型构建和指标求解过程中进行了较为充分的仿真分析,得到了大量与经验相符的规律性结论,为不同对象应用该方法进行参数设置时提供了较为充分的参考。最后应用本文方法对某光电一体化设备进行了指标论证,演示并验证了本文方法的有效性。     

机载双余度1553B总线的可维修性设计

介绍了机载双余度1553B总线的拓扑结构和基本的物理组成及连接关系,分析了双余度1553B总线的工作状态和线路检测的方法,从故障定位和可维修性的角度分析了不可分割连接形式的测试性,提出了可分割连接形式的设计方法,比较了两种双余度总线接口形式的特点及其对维护和维修的影响。     

引气系统建模及传感器集优化分析

MADe(维修感知设计环境)是基于功能流模型、系统失效知识和测试信息的系统测试性与健康感知综合仿真分析工具。给出了功能流模型定义及其建模流程,详细分析了飞机引气系统的工作模式、层次结构、功能流及典型部件的物理失效过程,并实现了引气系统典型工况的建模。基于引气系统功能流模型和功能流传播表对传感器集进行了优化,包括传感器集的选择和诊断规则分析。仿真结果表明,该方法能有效地实现引气系统的建模,实现引气系统故障诊断与健康监控方案的优化。