基于故障注入的实时嵌入式软件仿真测试技术研究

由于强实时性、参与闭环控制、软硬件耦合及可靠性要求高等特点,飞行控制系统嵌入式软件在软件研制、测试及验收阶段往往缺少动态测试环境。本文在仿真测试技术基础上,针对飞行控制系统嵌入式软件的特点与测试需求,进行了基于故障注入技术的仿真测试技术研究,设计了一种实时嵌入式软件仿真测试平台方案。     

基于虚拟机QEMU的嵌入式全系统仿真测试环境的研究与实现

为了能节省测试设备的成本和提高嵌入式软件系统测试的效率,本论文设计了一个基于QEMU虚拟机技术的通用嵌入式全系统仿真测试环境,来实现嵌入式软件的系统测试。本文将着重介绍本测试系统中被测设备硬件仿真部分的设计与实现,以及针对该部分进行测试的测试结果。     

某电源管理仿真测试环境软件的设计与实现

介绍了某电源管理的仿真测试环境软件的设计与实现,仿真测试环境硬件采用工业控制计算机,软件采用图形化语言LABVIEW来实现。仿真测试环境为电源管理提供完整的虚拟的运行环境。在仿真测试环境中用运行图实时地显示电源管理的运行状态,且能动态的设置仿真测试环境的状态,改变电源管理的运行环境。本仿真测试环境具有良好的人机交互界面,能够实时地与电源管理进行交互。     

航空嵌入式软件测试环境确认方法研究

通过对国军标与DO-178B对航空嵌入式软件测试环境确认要求的对比与分析,提出了一种满足国军标与DO-178B要求的航空嵌入式软件测试环境确认方法。实际运用表明,方法灵活、高效、可操作性强,可以满足航空嵌入式软件测试环境确认的要求。     

基于ARINC429总线数据仿真测试方法的研究与应用

由于嵌入式软件对目标硬件平台的依赖性,在宿主机环境下无法编译运行。因此,在宿主机环境下通常采用仿真的方法来实现对嵌入式软件的测试。提出了一种基于ARINC429总线数据仿真的方法,通过对被测嵌入式软件代码中的读写硬件接口进行仿真,实现被测嵌入式代码在宿主机环境下动态运行,从而达到在宿主机环境下对嵌入式软件进行系统功能测试的目的。     

航空电子软件仿真测试环境软件体系结构研究

首先介绍航空电子软件的特点,分析航空电子软件测试对测试环境的需求,提出一种分布式仿真测试环境的软件体系结构设计.基于RUP模型,以不同视图系统地对航空电子软件测试环境的体系结构进行了描述.应用代理模式,解决了分布式测试环境节点间实时通讯的关键技术.据此设计和实现的分布式仿真测试平台系统DSTE V1.0已成功地应用于多个航空电子软件系统测试工程中.     

基于数据操作的自动化测试技术研究与应用

首先分析了数据驱动实时软件自动化测试中存在的问题,提出了基于数据操作的改进关键字驱动脚本自动化测试方法,并在此基础上实现了航天测控软件系统的自动化测试平台。     

自动攻击引导可视化仿真系统软件设计

对可视化仿真相关的MultiGen Creator建模技术以及Vega Prime的实时渲染技术进行了深入研究。通过实时网络接收飞行仿真得到的数据,驱动飞机模型,实时更新位置、姿态以及虚拟仪表显示,实现了自动攻击引导可视化仿真系统。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不 足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方 面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实 现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技 术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1 套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数 据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机 研发提供关键技术支撑和参考。     

基于STK的卫星视景仿真软件的设计与实现

基于STK和STK/Connect模块构建了卫星实时仿真系统框架。以VC＋＋6.0为平台开发了卫星实时视景仿真软件,并详细给出了VC和STK集成、仿真数据的发送解析、仿真时间同步等关键技术的实现步骤。该软件利用UDP/IP协议接收数值仿真机广播的卫星仿真数据并进行解析,通过STK/Connect模块发送指令,实时驱动STK进行二维和三维视景渲染,实现了卫星在轨运行状态的实时视景显示。     

基于模型驱动的四余度信号表决系统设计

利用一种基于SCADE模型驱动的嵌入式软件开发方法,研究四余度信号表决系统的设计和实现,方法的主要优点在于基于图形化的软件建模、代码自动生成、具有开发周期短、安全性高,并在很大程度上实现了软件开发的自动化.通过测试和仿真,四余度信号表决系统软件模型设计合理可行,生成代码可嵌入到实时软件中使用.     

一种嵌入式软件覆盖和分析测试方法

如何进行嵌入式软件的覆盖测试和性能测试,是嵌入式软件测试工程师较为关心的热点问题之一。介绍了一种基于PowerPc755目标板的嵌入式软件覆盖和分析测试方法。方法借助于嵌入式软件测试工具TestBed和实时硬件数据采集工具RTInsight,搭建了嵌入式软件动态测试平台,并在该嵌入式软件动态测试平台上进行了覆盖测试和性能测试,同时给出了相关的覆盖率测试和时间性能测试的测试结果。     

三维实时动画技术在运载火箭飞行视景仿真中的应用

介绍了三维实时动画技术实现飞行器视景仿真的基本原理,并介绍了如何在SGI图形工作站及OPenGL图形库支持下开发运载火箭飞行视景仿真软件,重点介绍了三维实时动画技术在该系统中的软件实现。     

平台式惯导仿真系统的设计与实现

为了使舰船导航系统取得良好的动态效果,减少测试复杂性,利用平台式惯导仿真系统代替真实设备进行实验,提高了可重用性且降低实际费用.采用模块化的设计思想和多线程技术,提出平台式惯导仿真系统总体结构框架,使用VC进行程序编写并给出详细的组成和仿真流程.构造了数据通信模块、初始参数设置模块、系统模型解算设置模块和参数显示存储模块,给出了详细的设计及实现方法.仿真系统综合了惯性器件的实时仿真,并具备器件性能参数设置、仿真数据动态实时显示和输出、实时存盘、数据回放功能.在舰船导航系统的联合调试中证明,平台式惯导仿真系统是合理有效的.     

综合模块化航电软件仿真测试环境研究

 伴随着综合模块化航空电子(IMA)软件在新一代飞机上的应用,其高复杂性、高度综合的特点以及分层的健康监控和故障管理模式给软件测试提出了挑战。传统的仿真测试环境在应对IMA软件测试中难以满足RTCA DO-178B中规定的对验证过程结果的验证的要求。本文在分析IMA软件特点的基础上,根据DO-178B的要求,综合国外的发展情况和国内的研究进展情况,研究综合模块化航电软件仿真测试环境需求,提出了基于软件故障注入的综合模块化航电软件灰盒仿真测试环境方案,并给出优势分析。该仿真测试环境方案以IMA软件为测试对象,应用软件故障注入技术和代码插装技术满足测试规范文件的要求。其具有通用灵活、适配性强、强实时性等特点,为中国新一代航电软件的系统验证和测试奠定了基础。     

航空发动机组态建模技术研究

基于组态的方法设计了航空发动机部件模型库、仿真实时数据库以及前台组态系统和后台运行管理系统,构建航空发动机组态建模平台,并在此平台上实现了多种结构发动机模型的稳态仿真和瞬态仿真,其结果达到了一定精度,验证了航空发动机组态建模技术的可用性.      

失重状态下旋转陀螺交互操作的仿真研究

针对在地面难以使用实物进行空间操作任务训练的问题,提出了一种基于人机交互和物理引擎技术的交互操作虚拟仿真方法,并实现了失重状态下旋转陀螺的虚拟操作训练。实现中首先建立航天员和陀螺的三维图形模型和用于碰撞检测的物理模型,并采用虚拟现实设备数据手套和位置跟踪仪实时跟踪获取受训人体的实时运动数据,用于交互控制虚拟航天员的运动,最终通过物理引擎及仿真算法计算失重状态下旋转陀螺的运动状态。结果显示,该方法较好地解决了旋转陀螺定轴特性仿真问题,能够满足虚拟训练的实时性和有效性要求。     

交会对接成像敏感器成像参数设计

基于交会对接成像敏感器在轨成像目标相对距离变化较大的特性,分析了敏感器嵌入式软件对曝光积分时间、激光发光功率等各项成像参数配置的方法。针对有先验数据、无先验数据初始捕获、跟踪模式等三个不同的工作模式特性与模式切换逻辑,设计了一种初始捕获参数试配方法,并将其与跟踪模式下的最优化参数实时计算相结合,形成了完整的交会对接成像敏感器成像参数设计方案,并进行了仿真测试,结果表明该方法能够有效确保在轨实时图像清晰度满足位姿测算要求,可为交会对接末段制导相对位姿测算提供保障。该方法拟应用于我国后续交会对接任务中。     

两种实时视频压缩算法DSP嵌入式框架方案比较

在DSP上实现中高分辨率的实时视频数据压缩系统,首先要解决的问题就是选择实现高效率的运行系统框架。本文介绍并讨论了两种适用于在TMS320DM642多媒体处理芯片上实现实时视频压缩算法应用的嵌入式软件实现框架,即TI公司推荐的RF5多任务参考框架和单任务框架。实验分析表明,两种框架的效能是相同的,单任务框架更适合于定制DSP压缩算法的实现与调试。     

嵌入式软件仿真开发系统的实现

为降低嵌入式软件开发成本和难度,对嵌入式系统硬件功能进行抽象,完全采用软件模拟真实硬件环境,提供了嵌入式软件的运行和调试“软”平台。建立了一套集编辑、编译、调试、运行等功能于一体的集成化开发系统。本文介绍了该开发系统的设计思想,着重阐述了硬件系统仿真和仿真调试器等关键技术的实现。