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系统可测性分析与辅助设计软件总体设计及关键模块实现

作　者: 杨兴霁
导　师: 龙兵
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 可测性指标分析故障诊断树指标分配虚警率
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 114次
引　用: 2次
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内容摘要

可测性(Testability,也译为可测试性)是产品能及时准确地确定其状态(可工作、不可工作、性能下降),隔离其内部故障的设计特性。可测试性设计已成为装备整体设计中一个重要的组成部分,在提高武器装备保障能力、降低测试维护成本方面起到决定性的作用。虽然我国1995年就颁布了《装备测试性大纲》,但由于缺乏有效的系统可测性设计与评估的计算机辅助工具,我国电子装备可测性设计现状远远滞后于新一代装备可测性设计需求。因此,本论文在国家相关项目的支持下,参考美国QSI公司的TEAMS软件,对系统可测性分析及辅助设计软件的总体设计及关键模块实现做了深入研究,开发的可测性软件已在相关单位作了应用验证。论文的主要研究工作有:1.设计了软件总体方案。将本软件划分为系统级可视化建模、可测性指标分析、最优故障诊断树生成、可测性指标分配四个大功能模块。以VC++ 6.0为编程开发平台,设计了软件总体结构和集成方案,以及多类型结点的模型树、依赖矩阵等用于模块间数据传递的关键数据结构。2.提出了一种“基于依赖矩阵多测试信息的虚警率评估方法”。该方法在依赖矩阵基础上,只需采用现有测试方法就能评估虚警率,希望能为虚警率评估提供一种新的思路。另外,还完成了对常见可测性指标(故障检测率、故障隔离率、未检测故障集、故障模糊集、隐藏故障、掩盖故障、冗余测试)与动态性能指标(加权故障检测率、加权故障隔离率、平均模糊度)计算方法的实现与优化。3.实现了基于AO*与或图启发式搜索算法的最优故障诊断树生成方法。AO*启发式搜索算法是可测性分析与设计优化的基础,但其算法描述复杂且计算复杂度较高。为了减少程序运行时的资源开销,本论文将所有的待解故障集、可用测试都通过依赖矩阵传入时的先后ID号来标识,该方法避免了程序执行期间无意义的冗余信息操作处理,一定程度上减少了不必要的内存和CPU开销。此外,本论文还设计和实现了诊断树结果的图形化交互显示界面。4.针对TEAMS软件不能进行可测性指标分配的不足,提出了在可测性软件中集成可测性指标分配功能模块。本论文对可测性指标分配进行了简要介绍,编程实现了经验分配法和线性插值分配法,并根据指标分配的数据特征设计和实现了特定的数据结构和窗口化交互显示方式。5.对研制的可测性软件进行了测试验证。以“反坦克导弹发动机系统”为测试验证实例,通过和TEAMS 6.0对比验证,发现两款软件的各项可测性指标分析结果基本一致,另外本软件还具有直接查看系统依赖矩阵、虚警率分析与可测性指标分配等特殊功能。此外,本软件2010年通过了总装专家组的验收测试,而且本软件也在航天科工集团与中电集团相关单位进行了应用验证,得到了相关专家的肯定与表扬。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 可测性技术概述  10
  1.2 国内外可测性软件概况  10-12
  1.3 本文研究内容及结构安排  12-14
第二章软件结构总体设计  14-29
  2.1 软件平台介绍  14-16
    2.1.1 编程开发平台介绍  14
    2.1.2 引用的第三方组件介绍  14-16
  2.2 软件应具备的功能  16-18
  2.3 软件总体设计与实现  18-28
    2.3.1 软件集成方案设计与实现  18-22
    2.3.2 关键数据结构设计  22-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章可测性指标分析模块设计与实现  29-45
  3.1 可测性性能指标介绍  29-32
    3.1.1 静态可测性指标  29-30
    3.1.2 动态可测性指标  30-32
  3.2 虚警率评估方法研究  32-35
    3.2.1 虚警率基本概述  32-33
    3.2.2 基于依赖矩阵多测试信息的虚警率评估方法研究  33-35
  3.3 软件设计与实现  35-44
    3.3.1 依赖矩阵预处理子模块设计与实现  35-38
    3.3.2 可测性性能指标分析实现  38-40
    3.3.3 指标结果图形化显示设计与实现  40-42
    3.3.4 虚警率评估实现  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章最优故障诊断树模块设计与实现  45-60
  4.1 最优故障诊断搜索算法介绍  45-47
    4.1.1 AO*搜索算法简介  45-46
    4.1.2 AO*搜索算法的实例分析  46-47
  4.2 软件设计与实现  47-59
    4.2.1 模块总体结构设计  47-49
    4.2.2 霍夫曼平均码长求解实现  49-52
    4.2.3 AO*算法实现  52-55
    4.2.4 诊断树的图形化交互显示设计与实现  55-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章可测性指标分配模块设计与实现  60-70
  5.1 可测性指标分配简介  60-63
    5.1.1 可测性指标分配概述  60-61
    5.1.2 可测性指标分配方法介绍  61-63
  5.2 软件设计与实现  63-69
    5.2.1 模块总体结构设计  63-65
    5.2.2 窗口化交互显示设计与实现  65-69
  5.3 本章小结  69-70
第六章软件测试与验证  70-79
  6.1 测试验证实例简介  70-71
  6.2 指标分析模块测试验证  71-74
    6.2.1 可测性性能指标  72-74
    6.2.2 虚警率  74
  6.3 最优故障诊断树模块测试验证  74-75
  6.4 指标分配模块测试验证  75-76
  6.5 软件整体测试验证  76-78
  6.6 本章小结  78-79
第七章总结与展望  79-81
  1. 论文总结  79-80
  2. 课题展望  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-84
攻硕期间取得的研究成果  84-85

系统可测性分析与辅助设计软件总体设计及关键模块实现

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