电子系统测试性虚拟验证与综合评估技术研究

摘要

测试性验证是决定使用方是否接受装备测试性指标的重要环节，目前对装备进行测试性验证的主要是利用实物验证方法，实物验证具有试验成本高，故障难以注入，试验周期长等特点，因此本文提出了虚拟验证的方法。论文首先优化了虚拟验证方案，然后利用故障注入系统进行虚拟故障注入并根据试验结果评估出装备测试性指标，最后设计并开发了虚拟验证软件，论文的主要研究内容如下：
　　1．针对目前虚拟验证方案设计不明确的问题，论文首先对此进行深入研究。虚拟验证方案主要包括试验方案的设计与故障样本量的筛选，试验方案设计是在介绍以前的利用概率论进行方案设计的基础上，提出了二项分布法的优化方法，并通过计算机编程求出一些常用方案列于表中以供查询。概率论所设计的方案往往样本量庞大，为了缩小试验样本量，本文提出了一种融合研制阶段的验证信息来减小故障样本量的方法，并对比分析该方法能够明显减小故障样本量，非常适用于昂贵设备的测试性验证方案。论文对样本量的筛选所做的研究主要包括提出用平均无故障时间进行样本量分层分配工作，以及在子模块中利用故障传播概率模型进行故障模式的优选。本文所做的对虚拟验证方案的研究充分的解决了虚拟验证方案难以确定的问题。
　　2．针对虚拟验证中模型难以确立以及故障注入风险大的问题，论文研究了相关性虚拟建模技术并由此研发了故障自动注入系统。相关性虚拟建模按照试验样本量进行故障仿真，把被测电路构成自激振荡，根据系统注入的故障拟合出被测电路在测试性设计中测点的频率-相位差特征曲线，由特征曲线的信息得出虚拟模型。故障注入系统是利用VS与Pspice混合编程实现。
　　3．针对虚拟验证中指标评估困难与置信度不高的问题，论文研究了利用概率统计的方法来估计测试性指标，研究了融合小样子测试性实物验证的综合评估来提高置信度。估计方法主要包括点估计与区间估计，综合评估方法中利用贝叶斯公式。并提出了利用虚拟模型进行故障诊断的方法，主要研究的是把虚拟模型转换为多信号模型，然后利用基于多信号模型的故障诊断方法对系统进行故障诊断。
　　4．设计并研发了测试性虚拟验证分析平台软件，软件以VS作为开发环境，混合Pspice与Sql Server数据库进行编程，软件实现了虚拟验证方案设计模块、故障自动注入与虚拟建模模块、参数评估与基于虚拟模型的故障诊断五个模块。

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第一章 绪 论

1.1论文的研究背景与意义

1.2测试性验证研究现状

1.3现有方法的不足与解决方法的提出

1.4本文的主要内容与论文章节安排

第二章 虚拟验证方案设计

2.1 概率统计的试验方案

2.2 测试性实验方案的优化

2.3 故障样本分配方案设计

2.4 本章小结

第三章 虚拟建模与故障自动注入系统的研究

3.1 相关性虚拟建模技术的研究

3.2 故障自动注入系统的研究与设计

3.3 Pspice仿真软件中的虚拟建模

3.4 本章小结

第四章 测试性综合评估与虚拟诊断技术的研究

4.1 测试性虚拟验证指标介绍

4.2 指标评估方法

4.3 融合实物验证信息的综合指标评估

4.4 基于虚拟模型的故障诊断研究

4.5 本章小结

第五章 测试性虚拟验证软件的实现

5.1 软件总体设计方案

5.2 虚拟验证软件模块介绍

5.3软件的整体测试与验证

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录：软件界面部分