一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法，首先获取电路中的器件信息和物理连接关系，然后对电路进行无故障的仿真，再依次对各个器件进行故障模拟，通过有无故障情况下各节点电压的比较，得到每个器件的可影响节点集合，将每个器件作为一个模块，根据每个器件的可影响节点集合，推算每个模块的故障传递树，根据故障传递树对有向总邻接矩阵中的元素值进行设置，得到包含模块与节点的有向图模型，再消除有向图模型中的节点，得到最终的可测试性模型。本发明专利技术实现了电路可测试性模型的自动建立，大大降低了人工对电路功能分析的难度和工作量，并且利用电路仿真提高了建模的准确度与效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法
本专利技术属于电子系统测试性模型
，更为具体地讲，涉及一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法。
技术介绍
随着电子技术的不断发展，电子系统的复杂度日益增高，可测试性分析对于复杂电子系统的故障诊断起到了越来越重要的作用。可测试性分析依赖于可测试性模型，可测试性模型的准确度直接影响着分析的结果。目前，可测试性模型的建立往往需要依赖人员对系统功能的认知和经验，同时需要的信息量庞大。要建立完整的模型需要极高的工作量，且十分容易出错。因此有必要研究自动建模技术，用以完成辅助可测试性分析的建模工作，降低建模工作量，使建模更加准确与规范。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法，实现了电路可测试性模型的自动建立，利用电路仿真提高了建模的准确度与效果。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法，包括以下步骤：S1：获取电路中的器件信息和物理连接关系；S2：对电路进行无故障的仿真，获得无故障时各节点的电压，再依次对各个器件进行故障模拟，通过仿真获得发生故障时各节点的电压，通过有无故障情况下电压的比较，得到每个器件的可影响节点集合；S3：将每个器件作为一个模块，根据步骤S2中得到的每个器件的可影响节点集合，推算每个模块的故障传递树，具体方法为：S3.1：根据模块的信号传播方向，获取有向的节点邻接矩阵；S3.2：依次判断模块i是否是有向器件，其中i的取值范围是0≤i≤N，如果是，根据器件i的输入输出端口确定模块与相邻节点的故障流传播方向，如果不是，遍历模块i的各个相邻节点，设置遍历标识为“已遍历”，记录其树形父节点，如果相邻节点为模块i的可影响节点，则将其加入可影响节点队列，记录其故障可传递标识为“是”，否则加入非影响节点队列，记录其故障可传递标识为“否”；S3.3：判断可影响节点队列是否为空，如果不是，进入步骤S3.4，否则判断非可影响节点队列是否为空，如果不是，进入步骤S3.4，否则进入步骤S3.5；S3.4：将队列的首节点出列作为遍历起点，根据节点邻接矩阵对首节点的相邻节点进行遍历，如果相邻节点遍历标识为“已遍历”，则遍历下一个相邻节点，如果未被遍历过，则记录其树形父节点，再判断该相邻节点是否为模块i的可影响节点，如果是，将该相邻节点加入可影响节点队列，设置故障传递标识为“是”，并向上回溯该节点的所有父节点，将途经的节点的故障可传递标识均设置为“是”，直到某个祖先节点的故障可传递标识已经为“是”，否则将该相邻节点加入非影响节点队列，记录其故障可传递标识为“否”；首节点的相邻节点遍历完毕后，返回步骤S3.3；S3.5：判断电路中的模块是否已遍历完毕，如果不是，令i＝i+1，返回步骤S3.2，否则故障传递树推算完毕；S4：初始化包含模块和节点的有向总邻接矩阵所有元素值为0，根据步骤S3得到的故障传递树对总邻接矩阵中的元素值进行设置，当故障传递树中单步传递关系的两个节点之间有多条经过单个中间模块的路径，如果中间模块为有向器件且其故障传播方向与单步传递关系方向相反，则不作任何操作，否则按单步传递关系方向将路径中包含的邻接关系对应的元素值置为1，得到包括模块与节点的有向图模型；S5：消除步骤S4得到的有向图模型中的节点，得到最终的可测试性模型。本专利技术基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法，首先获取电路中的器件信息和物理连接关系，得到初步连接模型，然后对电路进行无故障的仿真，再依次对各个器件进行故障模拟，通过有无故障情况下各节点电压的比较，得到每个器件的可影响节点集合，将每个器件作为一个模块，根据每个器件的可影响节点集合，推算每个模块的故障传递树，在模型中叠加所有故障传递树的单步传递关系，得到包含模块与节点的有向图模型，再消除有向图模型中的节点，得到最终的可测试性模型。本专利技术实现了电路可测试性模型的自动建立，大大降低了人工对电路功能分析的难度和工作量，并且利用电路仿真提高了建模的准确度与效果。附图说明图1是电路示例图；图2是图1所示电路的抽象结构图；图3是图2所示抽象电路中V1发生故障的故障流示意图；图4是子故障流与总故障示意图；图5是图2所示电路中V1与R1的故障传递树示意图；图6是两类多路径问题示意图。图7是本专利技术基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法的具体实施方式流程图；图8是传递故障树推算的流程示意图；图9是故障传递树的标记数组示意图；图10是实施例中滤波器电路图；图11是图10中滤波器电路对应可测试性模型的有向图；图12是图11所示有向图增加测点后的有向图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。为了更好地对本专利技术的具体内容进行说明，首先对本专利技术的方法原理进行介绍。本专利技术所采用的是多信号模型，多信号模型中以模块节点代表系统中具有一定功能的元器件或模块，一个模块拥有特定的故障率和故障模式；以测点节点代表系统中的测试位置，其中一个测点位置上可以施加多种测试方法，以应对多种不同的故障模式；以有向的连接线代表故障的传播，连线的方向即代表了故障的传播方向，从起始端指向终止端。模型中的连接线关系通过邻接矩阵来表示，若存在第x个模块指向第y个模块的连接线，就将矩阵中第x行第y列的元素值设为1。此外，多信号模型还包括与节点、或节点等功能节点。1)实际电路与多信号模型的关系实际电路的元器件与线路连接，与其多信号模型的模块连线存在着一定的对应关系。电路中的每个元器件都有发生故障的可能，且有各自不同的故障模式与故障率，因此，在实际电路转化到多信号模型时，每个元器件都可看作为模块。测点需要布置在器件的端口或导线上，因此电路原理图中的器件连接节点可以作为测点的预设位置。测点的设置并不在仿真建模中进行，但实际上测点与电路节点是对应的。确定模块间故障传播连续的有无与方向是本专利技术的重点。多信号模型中模块之间的故障传播关系依赖于元器件间的导线传播，因此，模块的单步故障传播一定只与在导线上直接相连的节点有关，而不会出现单步故障传播到不相连的节点上去。为了方便仿真建模，本专利技术在建模初期保留了节点，代表元器件之间的导线连接。类似于元器件与导线相互连接而形成电路网络，模块和节点的交错排布构成了整个多信号模型网络。其中模块只与节点直接相连，而节点也只与模块直接相连。图1是电路示例图。如图1所示，电路中包含电源、运放、电阻等五个器件。图2是图1所示电路的抽象结构图。如图2所示，为便于说明，本说明书附图中统一以方块表示模块，以圆圈表示节点。可见，模块与节点间连线的有无取决于彼此间物理连线，模块的一阶传播关系仅仅会与其直接相连的节点有关，而不会直接传递给较远的节点。电路中的器件可按对传递方向的影响分为两类：有向器件与无向器件。带有明确的输入或输出端口的器件为有向器件，其端口的故障传播方向与端口有关，输入端的方向为传入，输出端为传出，例如运算放大器、译码器、多路复用器等。没有明确输入输出端的器件为无向器件，其故障传播方向与端口无关，通常可以使信号双向传播，电路中大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取电路中的器件信息和物理连接关系；S2：对电路进行无故障的仿真，获得无故障时各节点的电压，再依次对各个器件进行故障模拟，通过仿真获得发生故障时各节点的电压，通过有无故障情况下电压的比较，得到每个器件的可影响节点集合；S3：将每个器件作为一个模块，根据步骤S2中得到的每个器件的可影响节点队列集合，推算每个模块的故障传递树，具体方法为：S3.1：根据模块的信号传播方向，获取有向的节点邻接矩阵；S3.2：依次判断模块i是否是有向器件，其中i的取值范围是0≤i≤N，如果是，根据器件i的输入输出端口确定模块与相邻节点的故障流传播方向，如果不是，遍历模块i的各个相邻节点，设置遍历标识为“已遍历”，记录其树形父节点，如果相邻节点为模块i的可影响节点，则将其加入可影响节点队列，记录其故障可传递标识为“是”，否则加入非影响节点队列，记录其故障可传递标识为“否”；S3.3：判断可影响节点队列是否为空，如果不是，进入步骤S3.4，否则判断非可影响节点队列是否为空，如果不是，进入步骤S3.4，否则进入步骤S3.5；S3.4：将队列的首节点出列作为遍历起点，根据节点邻接矩阵对首节点的相邻节点进行遍历，如果相邻节点遍历标识为“已遍历”，则遍历下一个相邻节点，如果未被遍历过，则记录其树形父节点，再判断该相邻节点是否为模块i的可影响节点，如果是，将该相邻节点加入可影响节点队列，设置故障传递标识为“是”，并向上回溯该节点的所有父节点，将途经的节点的故障可传递标识均设置为“是”，直到某个祖先节点的故障可传递标识已经为“是”，否则将该相邻节点加入非影响节点队列，记录其故障可传递标识为“否”；首节点的相邻节点遍历完毕后，返回步骤S3.3；S3.5：判断电路中的模块是否已遍历完毕，如果不是，令i＝i+1，返回步骤S3.2，否则故障传递树推算完毕；S4：初始化包含模块和节点的有向总邻接矩阵所有元素值为0，根据步骤S3得到的故障传递树对总邻接矩阵中的元素值进行设置，当故障传递树中单步传递关系的两个节点之间有多条经过单个中间模块的路径，如果中间模块为有向器件且其故障传播方向与单步传递关系方向相反，则不作任何操作，否则按单步传递关系方向将路径中包含的邻接关系对应的元素值置为1，得到包括模块与节点的有向图模型；S5：消除步骤S4得到的有向图模型中的节点，得到最终的可测试性模型。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电路仿真的可测试性模型自动建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取电路中的器件信息和物理连接关系；S2：对电路进行无故障的仿真，获得无故障时各节点的电压，再依次对各个器件进行故障模拟，通过仿真获得发生故障时各节点的电压，通过有无故障情况下电压的比较，得到每个器件的可影响节点集合；S3：将每个器件作为一个模块，根据步骤S2中得到的每个器件的可影响节点队列集合，推算每个模块的故障传递树，具体方法为：S3.1：根据模块的信号传播方向，获取有向的节点邻接矩阵；S3.2：依次判断模块i是否是有向器件，其中i的取值范围是0≤i≤N，如果是，根据器件i的输入输出端口确定模块与相邻节点的故障流传播方向，如果不是，遍历模块i的各个相邻节点，设置遍历标识为“已遍历”，记录其树形父节点，如果相邻节点为模块i的可影响节点，则将其加入可影响节点队列，记录其故障可传递标识为“是”，否则加入非影响节点队列，记录其故障可传递标识为“否”；S3.3：判断可影响节点队列是否为空，如果不是，进入步骤S3.4，否则判断非可影响节点队列是否为空，如果不是，进入步骤S3.4，否则进入步骤S3.5；S3.4：将队列的首节点出列作为遍历起点，根据节点邻接矩阵对首节点的相邻节点进行遍历，如果相邻节点遍历标识为“已遍历”，则遍历下一个相邻节点，如果未被遍历过，则记录其树形父节点，再判断该相邻节点是否为模块i的可影响节点，如果是，将该相邻节点加入可影响节点队列，设置故障传递标识为“是”，并向上回溯该节点的所有父节点，将途经的节点的故障可传递标识均设置为“是”，直到某个祖先节点的故障可传...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成林，赵越，刘震，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51