[发明专利]一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证系统及方法

说明书

一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证系统及方法，其中一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证系统，包括故障注入管理软件、电源管理模块、故障注入设备、仿真设备及实体设备。而一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证方法，则借助上述的系统进行故障注入与表决的容错验证。建立合适的故障模型，同时保证验证系统的故障不会对真实设备造成损坏。

技术领域

本发明涉及容错系统设计领域，尤其涉及一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证系统及方法。

背景技术

故障注入验证系统是仿真平台的一个重要功能模块,它可以按照事先选定的故障模型，采用某种策略人为地将故障引入目标系统中，通过观察和分析系统在被注入故障情况下的行为，提供所需的定性和定量的评价结果。故障注入的实现过程涉及控制系统的多个环节，与设计的耦合紧密，跨专业领域较多，是一个非常复杂的过程，需要采用多种技术手段，从不同角度实现不同类型的故障模拟。

在控制系统的开发过程中，对所有系统功能的设计和执行进行测试是至关重要的。设计时不仅要考虑系统正常的状态，还需要考虑各种异常状态。在完成模型获取，控制律设计，及控制参数诊定的情况下，如何保证控制器性能在外界环境或使用工况发生变化的情况下保持稳定，在突发一般故障时工作正常，在突发严重故障时可以保持用户方可以接受的性能下降，都需要在研制过程中在仿真验证环节进行故障注入来模拟并解决，提高可靠性。即促进对控制回路控制时序、控制性能鲁棒性的研究。

目前故障注入验证系统主要为软件模拟硬件故障注入，包含电气信号故障及总线故障的验证，通过控制器软件的更改来模拟部分故障情况，而故障情况模拟存在着不充分，不系统，严重依赖研制人员的经验水平，且不能模拟真实的硬件故障注入。

发明内容

本发明提供了一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证系统及方法，以解决上述现有技术的不足，建立合适的故障模型，同时保证验证系统的故障不会对真实设备造成损坏。

为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：

本发明一方面提供了一种支持软、硬件故障注入与表决的容错验证系统，包括故障注入管理软件、电源管理模块、故障注入设备、仿真设备及实体设备；

故障注入管理软件通过电源管理模块对故障注入设备、仿真设备及实体设备上的电源控制；

故障注入管理软件向故障注入设备进行故障指令的发送；

故障注入管理软件接收故障注入设备采集到的实体设备或仿真设备的故障注入后的输出结果并处理，并对故障注入设备预判结果进行比对和分析，将比对结果存入数据库中；

故障注入设备通过IO数据电缆向仿真设备或实体设备注入硬件故障，以及通过总线数据电缆向仿真设备或实体设备注入软件故障；

电源管理模块用于故障注入设备、防真设备及实体设备的电源供电及供电控制；

仿真设备可部分/全部的实现实体设备的功能，以通过仿真设备替代实体设备进行故障注入测试；

实体设备为故障注入及测试的主体设备。

进一步地，故障注入管理软件采用关系型数据库，通过关系型数据库保存向故障注入设备故障注入过程的数据包括故障的定义、故障的实现执行和故障的比对和结果分析。

进一步地，故障注入设备包括插接于工控机箱内的故障注入与表决板、接口板，且故障注入与表决板与接口板以PCIe板卡的形式插接于工控机箱内；

实现实体设备或仿真设备中单机故障、通信故障和电路故障的硬件模拟注入以及总线状态抓取，并支持物理层、协议层的故障注入控制；

故障注入设备的硬件部分负责OC指令信号输出和实体设备的状态采集；

可实现单机硬件故障、总线载荷异常故障和电路故障等的硬件模拟注入；

故障注入设备的软件部分控制故障有序输出、故障模式的配置和生成；

可实现单机软件故障、通信数据故障等的软件模拟注入。