复杂系统测试性设计与故障诊断策略研究进展

测试性设计是提高系统可靠性、安全性、维修性、保障性的重要前沿技术,决定了系统故障检测率和隔离率,直接影响系统的维护(测试)成本。系统测试性设计包含结构化设计、模型化设计、数据驱动设计等多种设计策略。其中,数据驱动设计于近年逐渐兴起并成为重要发展方向之一,该类方法通过对系统测试与故障之间的关系进行建模,依据测试结果进行故障推理,形成故障诊断方案。首先,简要回顾了系统测试性设计的发展历程;其次,重点介绍了测试性设计的研究进展,分析总结了结构化、模型化、数据驱动3类测试方案;然后,介绍了测试性诊断策略构建,根据测试方案中的建模方法确定诊断策略的构建技术,并总结归纳了每类技术的研究特点和适用性;最后,探讨了当前复杂系统测试性设计面临的挑战性问题和可能的未来研究方向。

装备测试性工程技术现状与新进展

装备测试性工程技术起源于20世纪80年代,是先进测试技术与系统工程紧密结合的产物。该技术经过40余年的发展逐渐成熟,在测试性需求分析与分配、测试性建模与方案优化设计、机内测试(Built⁃In Test,BIT)与自动测试系统(Automatic Test System,ATS)设计、测试性试验与评估等方面形成了较完善的理论体系,并在各型装备中得到了普遍应用,取得了较大的军事和社会效益。今后测试性基础研究和应用探索究竟该如何开展,未来发展方向是怎样的,是亟需深入探讨的问题。在对测试性工程技术的产生背景与需求、概念与内涵、发展历程、关键技术现状与新进展进行剖析的基础上,指出了目前测试性工程技术研究存在的问题和今后研究突破的方向。

基于研制阶段数据融合的舰炮制导弹药测试性评估方法

针对小子样条件下开展测试性评估存在数据冲突的问题,提出一种基于研制阶段数据融合的舰炮制导弹药测试性评估方法。首先,确定研制阶段中舰炮制导弹药测试性信息的来源,并根据其不同特点,利用相应的Beta分布参数折合方法,获得测试性信息Beta分布并构造对应的基本信任分配函数。其次,为解决在数据融合中存在的冲突问题,引入一种基于可信度、不确定度和重要度的数据融合权重确定方法,通过融合多来源的测试性信息得到舰炮制导弹药测试性指标评估结果。实例表明,所提方法能充分利用研制阶段收集的多来源测试性信息,有效利用主观不确定性信息,且减少数据冲突问题,可提高舰炮制导弹药测试性指标评估的可靠性。

航空电子设备测试性设计方法研究

随着航空工业的高速发展,对于航空电子设备的性能提出了更高要求,航空电子设备的设计越来越复杂,成本也随之越来越高昂,在产品实际运行中对这些设备维护和保障的成本也随之增加,且对于维护环节的时间效率提出了更高的要求。因此在产品维护环节,迫切需要一种新方法来满足成本和效率的要求,测试性就是为这一要求量身打造的新特性。基于此,以航空电子设备的测试性工作项目为出发点,探讨和研究适合这些设备的测试性设计方法,并提出可行的方法来提高产品的测试性设计水平。

运载火箭电子设备测试性验证方法研究

装备测试性验证及FMEA分析传统按照单故障模式考虑,并采用抽样方法确定故障样本,并未考虑冗余模块的不同失效模式以及对故障模式的覆盖程度。针对运载火箭电子设备冗余功能验证需求、测试覆盖性需求等测试性验证需求和难点,在装备通用测试性验证方法基础上,提出冗余降级FMEA分析及故障覆盖率指标评估方法,形成了适用于运载火箭电子设备的测试性验证及评估方法,最后以某箭上电子设备为例进行了验证。结果证明,本文提出的冗余降级FMEA分析方法有效识别了运载火箭电子设备冗余模块的冗余性能降低和整体失效故障模式,并将冗余模块的故障模式纳入测试性指标评估,实现了测试性验证对于运载火箭电子设备冗余功能的考核;所提出的故障覆盖率指标评估方法及样本量补充方法有效提升了测试性验证对运载火箭故障模式的覆盖程度。本文方法适用于运载火箭电子设备的测试性验证及指标评估,并可推广至全箭电气系统。

基于改进TOPSIS-RSR的雷达装备测试性评估方法

针对雷达装备测试性评估这一不确定性、多属性决策问题,依据装备特点和测试性要求,构建了雷达装备测试性评估指标体系。采用改进的模糊层次分析法(fuzzy analytical hierarchy process,FAHP)和熵权法对评估指标进行主客观赋权。在评估模型中使用相对熵替换逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)的欧式距离,同时引入秩和比法(rank-sum ratio,RSR),利用改进的TOPSIS-RSR法对备选方案进行测试性优劣等级分档并排序,通过实例分析验证了该模型的有效性。

基于改进FAHP的雷达装备测试性评估指标赋权方法

论文结合雷达装备测试性特点,阐述了评估指标体系构建的基本流程,建立了基于状态性能监测、故障诊断、测试性设计及测试性资源的雷达装备测试性评估指标体系;在此基础上,针对传统层次分析法(AHP)在测试性评估量化时,忽视人为判断的模糊性和一致性检验复杂繁琐的缺陷,运用改进的模糊层次分析法(FAHP)对雷达装备测试性评估指标进行赋权,通过实例分析验证了该方法的可行性。

基于改进鲸鱼优化算法的测试性优化分配方法

传统的测试性分配方法无法解决多目标优化问题,因此将费用函数和分配模型相结合,求解在各影响因素情况下费用最少问题,提出一种基于自适应权重的鲸鱼优化算法(SIN-WOA)。该算法通过增加自适应权重系数来增强算法的局部寻优能力,提高收敛速度。最后,选取实际案例运用综合加权分配法确定各影响因素的权重值和系数,选取故障检测率(FDR)进行指标分配对比。结果表明:改进鲸鱼优化算法能够解决多目标优化问题,并且收敛速度较快,求解精度较高。

面向航空复杂系统测试性设计技术研究

随着航空系统功能、性能与复杂度需求不断增加,为了保证系统的可靠性、安全性,提升系统的维修与保障能力,对控制系统测试性提出了更高的需求。通过系统测试性问题分析,建立测试性目标函数模型与系统测试性模型,将系统工程的方法、可靠性分析方法与测试性设计相结合等,提出了一种复杂系统测试性设计方法,为面向复杂系统的测试性设计提供了参考。

装备保障大数据建设与认知测试性设计

为适应时代的发展与现代战争的需求,以提高装备作战效能为目标,构建一种基于认知测试性设计(design for cognitive testability,DFCT)的装备保障大数据建设理念。注重“信息”在装备保障中的作用,认知测试性扩展传统测试性内涵。为评估认知测试性设计的水平,提出以信息获取性能、故障诊断性能、预判决策性能为主的评价指标体系,并阐述其具体含义。结果表明,该设计可为装备保障数据库的建立提供设计支撑。

航空电子系统外场测试性迭代评估方法

针对目前飞机服役后航空电子系统测试性评估样本少、评估精度不高等问题,提出了航空电子系统外场测试性迭代评估方法,以提高其外场测试性评估精度。首先,阐述基于贝叶斯框架的外场测试性评估思路。其次,根据先验信息样本情况,构建了最大熵模型,结合PSO算法,求解故障检测率先验分布超参数并进行超参数一致性检验。再次,利用Bayes公式求得后验分布,得到故障检测率迭代估计结果。结合实例,将本文方法与现有方法进行对比分析,证实了本文方法的正确性和评估优势。

边界扫描测试技术及可测试性设计研究

随着集成电路技术的不断发展,在超大规模集成电路时代,数字电路的应用越来越广泛,而其中使用的大规模数芯字片越来越多,如数字信号处理(digital signal processing,DSP)、现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)等;然而也带来了更多的测试问题。边界扫描测试技术为测试复杂、高密度电路系统提供了新的解决方案,注入了新的活力。它为数字电路提供了一套完整的、标准化的可测试性设计方法,有效解决了传统测试方法无法解决的问题,并具有广阔的应用前景。本文首先对边界扫描测试技术的发展史、测试原理进行概述,并对比边界扫描测试与传统测试区别;其次对边界扫描测试技术在可测试性设计层面的应用场景进行概述;最后提出可行性建议。

总线级测试性故障注入系统设计与应用研究

为优化总线级测试性故障注入系统的运行效果,实现系统中潜在故障的精准模拟与检测,文章设计了一种高效、准确的总线级测试性故障注入系统。首先,设计系统总体架构,为硬件与软件设计奠定良好基础;其次,通过故障注入器选型、故障注入接口设计、总线接口单元设计,搭建系统硬件环境;最后,量化处理模拟信号,还原总线波形,比对波形特征与故障模式的匹配程度,检测总线级测试性故障。测试结果表明,该系统应用后,正确检测到的总线级测试性故障数与实际注入故障数更加接近,故障隔离率均达到98%以上,不仅可以检测到故障,还能准确地将故障定位到具体模块,应用效果显著。

基于测试性试验的电路焊接工艺参数优化

随着电子产品向高性能、微型化发展,电路焊接工艺的精度和稳定性成为电子产品制造的关键。针对焊接工艺优化问题,文章通过设计和实施测试性试验,探讨了电路焊接参数对焊接质量的影响。利用响应面方法和遗传算法,建立并优化了一个基于温度、时间和焊料量的焊接质量二次多项式模型。研究结果表明,在特定参数组合下,可显著提高焊接质量,为电子制造业的焊接工艺优化提供理论指导和实践参考,以提升产品质量并降低生产成本。

系统测试的意义及系统可测试性设计

系统测试是系统开发的一个重要环节,是验证所设计的系统是否满足功能要求和性能要求的重要手段。测试进行得越早,解决缺陷所需要的成本越低。可测试性设计做得越好,越能提高测试的效率。这大大地降低项目进度,项目成本和产品质量的风险。文章首先介绍了系统测试的意义和可测试性设计的意义,然后从可测试性设计总则和可测试性设计方法详述两方面阐述了在系统设计中如何实现可测试性设计,并提供了一些具体的设计实例,为系统的可测试性设计提供了一些从理论到实践的参考。

机载电子装备测试性验证平台设计与实现

针对现代机载电子装备在执行任务过程中故障检测和隔离难度大、维修保障困难等问题,利用故障注入的方法设计了机载电子装备测试性验证平台。首先,阐述了验证平台的总体架构、交联关系和工作原理;然后,基于PXI技术设计了测试性验证平台的自动测试分系统与故障注入分系统,并兼顾了适配接口模块;同时,验证平台集成VITE软件作为平台的故障注入软件开发环境;最后,对某机载配电系统测试信号及故障模式进行分析,开发了故障注入控制程序,为提高机载装备测试性水平提供了技术参考。

测试性模型对比及展望

测试性模型是进行测试性仿真、设计、分析、评估等的基础和关键.本文介绍了测试性工程及测试性模型的研究背景.较为系统地阐述了逻辑模型、信息流模型、多信号流图模型、混合诊断模型等测试性模型的组成、相关软件、应用概况等,介绍了这些模型的研究进展,并以某有源滤波放大电路为案例,直观、深入地分析、比较各类模型的特点.指出测试性工程对测试性模型提出的新要求及目前测试性模型存在的一些不足,提出将虚拟样机技术引入测试性建模领域,研究面向测试性的虚拟样机,构建定量化的测试性模型将是未来的发展趋势,并给出了面向测试性的虚拟样机的框架结构和组成.

基于二项分布的测试性试验方案优化设计与评估

测试性验证试验的目的是验证产品是否满足设计指标要求,以故障注入为手段,模拟相应的故障模式,通过规定的故障注入方法进行实际测试,并对产生的结果进行判断是否满足设计指标的要求。为提高测试性试验的一次通过率,降低测试性试验经费和试验时间,提出了基于二项分布的测试性试验方案优化设计与评估方法。实现了已知置信度、单侧置信下限、不能检测的故障个数条件下,求解测试性试验中的“最小样本量”的问题。可以对测试性试验进行提前预判,解决了一定约束条件下测试性试验最小样本量的求解及单侧置信下限评估问题。通过GUIDE人机对话框,不仅交互界面直观,而且极大提高了测试性验证评估的效率和准确性。

舰船电气装备测试性标准初探

舰船电气装备的功能结构日益复杂,对其维修保障性能提出了更高的要求。为了减少舰船电气装备故障维修时间、降低全寿命周期费用,开展舰船电气装备的测试性标准研究至关重要。针对现有测试性标准可操作性不强、不配套、不明确等问题,在对国内外相关文献的研究基础上,结合舰船电气装备测试性设计研究现状,提出了制定舰船电气装备测试性标准的可行性建议,强调了故障诊断理论及测试性建模的重要性,为后续测试性标准化研究提供参考。

航电设备测试性与外部自动测试系统一体化平台设计

针对航电设备测试性与外部自动测试设备设计脱节的现状,提出了测试性与外部自动测试系统一体化平台设计方法。重点阐述了一体化平台架构设计、测试性模型开发、机载实时诊断模型开发和ATE地面测试模型开发的方法,并简要介绍了一体化设计仿真验证平台的构成。以某型航电设备为验证对象,使用一体化平台验证故障检测率和隔离率,验证结果表明一体化平台可有效提高航电设备的故障检测率和隔离率。