[发明专利]基于逻辑相容性的数字电路故障诊断方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于逻辑相容性的数字电路故障诊断方法及系统。

背景技术

近年来，基于模型诊断的研究与应用是诊断测试领域所关注的热点，发展很快，出现了多种解决方案。相比于传统的诊断方法，近年来发展起来的基于模型的诊断具有明显的优势，即不依赖于经验、独立于设备、模型可以重用。

传统诊断都是基于经验的诊断(也称为基于“浅知识”的诊断)，这种诊断主要依靠领域专家对诊断对象的经验知识，这种方法对应用领域有极强依赖性，即对一个对象适用的诊断不能用在另外一个诊断对象上。采用这种方法的计算机诊断系统主要有两类：一类是基于规则的诊断系统，另一类是使用判别树的诊断系统。这种诊断系统的难题是知识获取：一方面领域专家需要长时间积累才能获得诊断对象知识(事实上这些知识总是不完备的)；另一方面，从领域专家那里获得知识并转化成计算机系统可用的产生式规则也是一大问题。因此开发这种计算机辅助的诊断系统所需研制周期较长，跟不上设备更新换代的步伐(往往知识积累还不充分时，产品已更新，一些旧知识对新产品已没有价值)，满足不了应用的需要，对于不断采用新技术新设计的电子电路产品更是如此。

基于模型诊断是使用系统的结构与行为知识作为背景理论的，是一种全新的诊断，被一些人工智能专家誉为诊断理论和技术上的革命。相容性诊断是一种典型的基于模型诊断，其主要思想是：根据系统组成元件与元件之间的连接关系建立待诊断系统的模型(如结构，功能，行为)，这种模型通常用一阶逻辑语句来描述，根据系统的逻辑模型以及系统的输入，我们能通过逻辑的推理理论推导出系统在正常情况下预期行为，如果观测到的系统实际行为与系统预期行为有差异，就说明系统在逻辑上是不相容的，即存在故障组件，利用逻辑的推理理论，我们能够确定引发故障的元件集合。

在实际应用中举例来说明传统诊断和基于模型诊断的区别：基于经验的诊断类似于中医的诊断，基于模型的诊断类似于西医的诊断。在中医的诊断中，医生的诊断全凭经验。医生不考虑人的身体结构，不考虑人体各器官的功能和它们之间的连接，因此也就无法像西医那样对病人做手术治疗，例如换心、换肾等手术。对于基于经验的诊断的一个重要目的是为诊断的对象(病人)开出药方，病人在服用了开出的药方之后，改善了生理的运行机理，恢复了健康。

经过二十多年的发展，基于模型诊断在理论和应用上已逐步走向成熟。基于模型诊断主要包括系统建模、诊断求解两部分。开创性的工作是de Kleer的INTER系统和Brown的WATSON系统。九十年代，人工智能领域出现了比较著名的故障诊断系统GDE，软件工程领域出现了把基于模型诊断应用于程序错误诊断的基于模型的软件调试方法(参考文献[1，2])，其中使用了一种针对基于模型诊断的模型化需求而提出的一阶模型描述语言AD2L语言(参考文献[3])。目前一些开发的基于模型诊断系统已应用到实际中，例如：在工程领域，Mostermen和Biswas成功地把Lackinger和Nejdl提出的动态系统的监视与诊断相结合的方法应用到增殖反应堆辅助冷却循环系统的故障诊断上；在医学领域，有帮助医生诊断与修复外伤治疗的TrauAID系统；在经济领域，有Hamscher的应用于财会审计的决策系统CROSBY。

诊断求解方面，经典的有R.Reiter的HS-树(参考文献[4])。国内在这方面的研究工作比较多地集中在计算碰集的算法上，例如姜云飞、林笠提出的布尔代数方法(参考文献[6])、BHS-树计算碰集(参考文献[7])，以及欧阳丹彤提出的CSSE-tree方法计算碰集。

国内对模型化、冲突识别、候选产生的系统研究较少，本发明是在借鉴前人研究成果的基础上，根据发明人的研究成果(参考文献[1，2，5，6，7])，设计并实现一种解决数字电路诊断问题的诊断系统及方法。

本发明所使用的背景技术包含在以下参考文献中：

[1]R.Chen，F.Wotawa.Diagnosing Program Errors with Light-weightedSpecifications，LNAI 4031，639-649，2006，Springer.

[2]R.Chen，F.Wotawa.An Object Store Model for Diagnosing JavaPrograms，LNCS 3809，865-870，2005.