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嵌入式系统的故障诊断技术嵌入式系统已经成为了现代科技领域不可或缺的一部分。
它们被广泛应用于汽车、智能手机、家电等各个领域，为我们的生活带来了便利。
然而，随着嵌入式系统的复杂性提升，故障的出现也变得更加频繁。
因此，有效的故障诊断技术显得尤为重要。
故障诊断技术可以帮助我们及时发现和解决嵌入式系统中的问题。
下面将介绍几种常见的故障诊断技术。
一、自检技术自检技术是一种通过自动化检测来发现故障的方法。
嵌入式系统在启动时会进行自检，通过检测硬件设备的状态以及系统的功能来确认是否存在故障。
这种技术能够快速定位到故障的源头，并且能够大大缩短故障排查的时间。
二、故障代码提示故障代码提示是一种通过显示错误代码来指示故障出现位置的方法。
当嵌入式系统发生故障时，系统会生成相应的错误代码，开发人员可以根据错误代码中的信息来快速定位和修复问题。
这种技术需要开发人员具备一定的编程经验和故障排查能力。
三、远程诊断远程诊断技术能够通过网络连接实现对嵌入式系统的故障诊断。
开发人员可以在远程的终端通过网络访问嵌入式系统的状态信息，从而判断是否存在故障，并进行相应的修复。
这种技术使得故障排查更加灵活和便捷，特别是对于分布式系统或无法直接访问的嵌入式设备。
四、仿真环境测试仿真环境测试是一种通过虚拟环境模拟实际工作环境来进行故障诊断的技术。
开发人员可以在仿真环境中模拟各种故障情况，通过观察系统的响应和行为来判断是否存在问题，并进行相应的调整和优化。
这种技术能够有效降低故障排查对实际设备的依赖性，提高排查效率。
总结起来，嵌入式系统的故障诊断技术在确保系统正常运行和问题排查方面起到关键作用。
自检技术、故障代码提示、远程诊断和仿真环境测试等方法可以帮助我们快速准确地定位和解决故障，提高嵌入式系统的可靠性和可维护性。
不断研究和改进故障诊断技术，是保证嵌入式系统稳定运行的重要一环。
故障树分析法及其应用方玉茹（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：本文研究了故障树分析法(FTA)的基本原理，介绍了从选择顶事件，建立故障树，利用结构函数进行简化，再对故障树模型进行定性和定量分析的具体实施过程。
然后展示了FTA目前在各行业故障诊断的应用现状，并结合制粉系统磨煤机故障、外国长壁采煤机系统故障及自身课题研究相关的实例，阐述了FTA在机械故障诊断中的实际应用。
最后简单介绍了由故障树形成专家系统知识库的过程。
基于故障树的诊断方法有快速、易修改等优点，也存在人为因素大、不能处理模糊概率等缺点，故今后的研究应当尽量改善FTA的缺点使其适用性更强。
关键词：故障树分析法；故障诊断；机械；专家系统Fault Tree Analysis Method and ApplicationFANG Yu-ru(School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract: In this paper, the basic principle of the fault tree analysis (FTA) is studied, and the specific implementation process from selecting top event, establishing the fault tree , simplifying the tree using structure function, to qualitative and quantitative analysis of fault tree model. Then the application status of FTA in fault diagnosis of various industries is shown, and actual application of FTA on mechanical fault diagnosis is expounded with instances of ball pulverizer failure, foreign longwall shearer system failure and program related instances. Finally, a brief introduction to the process of the formation of the expert system knowledge base by the fault tree is given. The diagnosis based on FTA is both quick and easy to modify, etc., but shortcomings are the human factors is big and it can not deal with the fuzzy probability. So future research should try to improve the shortcomings to make it more applicable.Key words: FTA；fault diagnosis；mechanical；expert system随着科学技术发展，系统的能力和现代化水平日益提高，系统规模越来越大，复杂性也越来越高．这类系统一旦发生故障，便会造成巨大损失。
浅谈基于IPO功能分解的嵌入式软件故障树分层构建方法关键词：嵌入式软件故障树分层构建由于嵌入式软件具有功能层次的特点，因此，采用分层构建的方法来逐层构建软件故障树。
首先明确嵌入式系统及软件功能之间的层次关系，然后逐层分析构建，在功能层次内部，则依据基于ipo 功能分解的故障树构建框架模型来指导构建，最终构建出完整的软件故障树。
一、嵌入式软件的层次关系嵌入式软件存在着软、硬件边界层、直接输出控制功能层、若干前序功能层及信号采集功能层等层次。
嵌入式系统由软件输出来控制硬件执行机构，因此在嵌入式系统中存在着一个软、硬件边界层，由软件通过i/o接口向硬件输出控制数据。
而软件的输出，是由软件中的输出控制功能来实现的，因此，存在着一个直接输出控制功能层，嵌入式软件是经过了一系列前序功能后才到达直接输出控制功能层的，因此，在嵌入式软件中还存在着若干的前序功能层，在数据流图中，每一个功能都是一个功能层，随着数据流逆流而上，最终到达信号采集功能层。
二、分层构建方法2.1 软、硬件边界层在嵌入式软件故障树分析中，纯软件的故障树分析以软件的输出失效为顶事件，因此首先需将故障树分析到软、硬件的边界层次，找出软件输出失效的中间事件，作为下一步构建纯软件故障树的依据。
对软、硬件边界层的故障树构建主要依据顶事件所代表的系统失效机理。
失效机理是指导致系统失效发生的直接软、硬件状态条件。
故障树分析是一种由结果到原因的分析，因此失效机理直接影响着故障树构建的结果。
2.2 直接输出功能层在构建完软、硬件边界的故障树后，选取其中的软件输出失效作为纯软件故障树分析的顶事件进行故障树构建。
“软件输出”失效其实就是软件的直接“输出控制功能”失效，因此，进一步构建故障树时首先分析的是软件的直接输出功能层。
2.3 若干前序功能层在嵌入式软件系统中，软件的输入通常需经过信号采集、故障诊断、信号处理、控制计算等多层功能传递之后，最终到达输出控制功能。
摘要随着城市智能化楼宇的发展和城乡城镇化建设的不断推进，人们的消防意识日益加强，需要有高性能的火灾报警系统产品来保障财产和生命安全。
目前国内研制的火灾报警系统产品主要应用于高档住宅、商场、写字楼等，其系统复杂，成本高；而对于在无物业管理或已投入使用的居民小区、新建城镇化住宅中使用的成本较低、便于管理的火灾报警系统产品相对较少。
该类型的火灾报警产品市场前景广阔。
课题结合市场需求，在充分考虑技术可行性条件下，对适用于无物业管理或已投入使用住宅、新建城镇化住宅的C类家用火灾报警主控系统进行研究，以ARM嵌入式技术为基础，提出一种基于ARM的火灾报警主控系统研究方案。
首先，论文选择三星公司的ARM9芯片S3C2410A作为系统主控制的CPU，对主控系统整体框架进行了规划，划分了系统各个功能模块；在考虑成本和性能要求条件下，完成主控制器电路的核心芯片选型、电路原理图设计、PCB设计以及硬件焊接与调试；论文在设计时考虑到系统升级要求，在主控制器上提供了充分的软件平台和硬件功能模块，如GPRS接口、USB模块、LCD接口等。
其次，构建好Arm-Linux交叉编译环境之后，对主控制器系统软件进行设计，包括系统启动代码bootloader设计、内核的配置与移植、根文件系统的移植以及驱动软件设计，并对主控制器的串口火灾信号数据接收、主控系统语音广播报警等应用程序进行了编写与测试。
最后，论文中还对系统的火灾信号无线采集网络进行了研究，完成了系统火灾信号无线采集网络的构建，利用无线传感网的方式进行数据采集，既可以降低系统的成本、又保证信号采集的可靠性。
系统选用STC单片机结合飞拓电子的nRF905无线收发模块，利用EDA设计软件Protel 99SE完成了无线采集节点的电路原理图设计、PCB硬件制板以及软件设计工作；利用无线采集节点加传感器的组合方式，构成火灾探测器，进行了火灾信号采集与收发测试实验。
在论文的结尾，对课题的完成情况做了总结，并对将来还需要完善的工作做了展望。
故障树分析详细范文1.确定系统故障：首先，需要明确定义系统的故障。
故障可以是系统无法达到预期性能、无法执行特定功能或完全失效等。
2.确定故障起因：然后，需要确定导致系统故障的起因。
这可以是单个组件的故障、操作员错误、环境因素等。
3.创建故障树：接下来，需要创建故障树。
故障树是一个逻辑结构图，用来表示系统故障的可能起因和后果之间的关系。
树的根表示系统故障，分支表示可能的故障起因，叶节点表示故障的具体原因。
4.评估故障概率：在故障树中，需要为每个故障事件分配一个概率值，以表示该事件发生的概率。
这可以通过专家评估、数据分析或以往经验得出。
5.分析故障树：在故障树中，如果存在从顶部到底部的路径，即从根节点到叶节点的路径，表示系统发生故障的逻辑。
通过分析故障树，可以识别导致系统故障的关键故障事件。
6.提出改进措施：最后，根据故障树分析结果，可以提出改进措施，减少系统故障的概率。
例如，可以通过增加备用设备、改进操作程序或提供培训来提高系统的可靠性。
然而，故障树分析也存在一些限制。
首先，它需要大量的时间和专业知识来创建和分析故障树。
其次，故障树分析通常只考虑故障发生的可能性，并未考虑故障的后果严重性。
因此，在进行故障树分析时，需要考虑到这些限制，并结合其他方法来综合评估系统的可靠性和安全性。
总之，故障树分析是一种有效的故障分析方法，能够帮助工程师理解和评估系统的可靠性。
通过详细的故障树分析，可以准确地识别系统故障的起因，并提出相应的改进措施，以提高系统的可靠性和安全性。
嵌入式系统开发中常见问题及解决方法探究嵌入式系统是一种在实时应用中嵌入在设备或系统中的微型计算机系统。
这些系统通常用于控制硬件设备，具有特定的功能和任务。
然而，嵌入式系统开发过程中可能会遇到一些常见问题，如硬件兼容性、软件错误和实时性等。
本文将探讨这些问题，并提供相应的解决方法。
首先，硬件兼容性是嵌入式系统开发中常见的问题之一。
由于嵌入式系统通常需要与特定的硬件设备进行交互，因此硬件兼容性问题可能会导致系统功能无法正常工作。
解决这个问题的方法之一是确保硬件设备与所使用的开发工具和库相兼容。
在选择硬件设备时，开发人员应该仔细阅读相关文档，并咨询硬件厂商，以确保所选硬件设备与开发工具和库能够正确配合工作。
其次，软件错误也是嵌入式系统开发中常见的问题。
由于嵌入式系统通常运行在资源受限的环境中，软件错误可能会导致系统崩溃或无响应。
为了解决这个问题，开发人员应该使用合适的调试工具和技术来定位和修复软件错误。
例如，通过调试工具进行单步调试可以帮助开发人员识别和修复代码中的错误，而内存泄漏检测工具可以帮助开发人员找出并修复资源管理方面的问题。
第三，实时性是嵌入式系统开发中另一个重要的问题。
嵌入式系统通常需要在特定的时间范围内完成某个任务，否则可能会导致系统性能降低或功能失效。
为了确保系统的实时性，开发人员需要合理安排任务优先级，并使用适当的调度算法来管理任务。
此外，优化代码的执行时间和减少外部中断的影响也是提高系统实时性的重要措施。
此外，嵌入式系统开发中还可能存在其他一些问题，例如电源管理、通信问题和安全性等。
解决这些问题的方法可能有所不同，但一般的原则是根据具体情况选择合适的硬件设备和软件算法，并进行适当的测试和验证。
为了有效解决嵌入式系统开发中的常见问题，开发人员还可以采取一些预防措施。
首先，设立合理的开发计划和时间表，确保开发过程中有足够的时间进行调试和测试。
其次，建立好的沟通渠道，与硬件供应商和软件开发人员之间保持良好的合作和沟通，及时解决问题。
嵌入式火控系统软件故障树分析研究周薇;刘庆生【摘要】The failure of weapon equipment software can lead to unsuccessful tasks during its use,and effect software reliabili⁃ty. Software fault tree analysis as the primary method of software reliability analysis plays an important role in software optimiza⁃tion and improvement. The software fault tree analysis method is introduced in this paper. The software fault tree analysis is per⁃formed in combination with the characteristics of embedded fire control system. The qualitative and quantitative analyses are car⁃ried out by solving the minimal cut sets. Practice proves that the software fault tree analysis is conducive to improvement of soft⁃ware reliability in system testing or application,and improvement of the combat ability of weapon equipments.%武器装备软件在使用过程中发生失效会导致任务的失败，从而影响软件可靠性。
软件故障树分析作为软件可靠性分析的主要方法，在软件的优化和改进中起着重要作用。
在此首先介绍了软件故障树分析法，结合嵌入式火控系统软件特点进行软件故障树分析，构造了软件故障树，通过求解最小割集进行定性分析和定量分析。
实践证明软件故障树分析有助于提高软件在系统测试或投入使用后的可靠性，提升武器装备的战斗力。
【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P105-108)【关键词】软件故障树分析;软件可靠性;火控系统;可靠性分析【作者】周薇;刘庆生【作者单位】江苏自动化研究所，江苏连云港 222061;江苏自动化研究所，江苏连云港 222061【正文语种】中文【中图分类】TN964-34当今火控系统作为复杂的嵌入式装备系统，对软件提出更高的质量和可靠性要求。
相比硬件的高可靠性，软件的质量和可靠性却不如人意，软件失效往往比硬件失效高一个数量级，因此应该从软件需求阶段开始，在软件开发周期的全过程开展软件可靠性分析。
软件的可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内软件不引起系统失效的概率[1]。
软件发生的失效次数越多，发生失效的时间间隔越短，软件越不可靠，软件的失效往往经历了开发过程中的开发人员产生的错误到软件产品中存在缺陷进而导致软件运行时的失效，因此如何避免和预防缺陷是提高软件可靠性的根本途径。
软件可靠性分析作为一种缺陷检测排除技术，主要是在软件设计过程中对可能发生的失效进行分析，采取必要的措施避免缺陷引入软件，软件可靠性分析主要包括软件失效模式和影响分析（SFMEA）和软件故障树分析（Software Fault Tree Analysis，SFTA），由于软件故障树分析方法主要用于分析大型复杂系统的可靠性和安全性，被公认为目前有效的软件可靠性分析方法。
软件故障树分析法就是在软件设计过程中，对系统可能产生的故障进行分析，按自顶向下的方法画出逻辑框图（故障树），确定故障原因的各种组合方式或发生概率。
软件故障树分析的结果可以用来指导软件的设计，确定软件关键故障发生的运行条件，提高软件可靠性和安全性的一种设计分析方法[2⁃4]。
在进行软件故障树分析时，首先要确定顶事件（不希望发生的故障事件），顶事件可能是来源于系统设计、使用、维护相关的危险因素，也可能来源于软件失效模式影响分析或是来源于软件需求规格说明中提出的要求。
然后分析顶事件产生的原因，使用逻辑门与顶事件连接，逐步深入，直到追溯到导致顶事件发生的全部原因（基本事件）为止。
故障树分析不仅能分析单一故障引起的系统失效，还可以表达各种失效原因之间的逻辑关系，可以分析多个软件部件或功能模块的失效对系统造成的影响。
软件故障树分析过程如下：（1）对软件进行风险分析，确定软件中的关键故障事件；（2）对每一个关键故障事件，构造故障树，并且规范故障树；（3）对故障树进行分解，确定割集和最小割集；（4）对故障树进行定性分析或定量计算，确定关键模块，确定关键故障的发生概率；（5）根据故障发生的概率结果指导软件设计及测试。
嵌入式火控系统软件的功能状态检测以及故障诊断在装备综合保障中起着重要作用，软件故障树分析法用于功能结构复杂的嵌入式火控系统安全性、可靠性等风险分析和故障诊断。
通过对造成软件故障的各种因素进行分析，建立故障树模型，确定故障发生的可能原因和发生概率。
由于火控系统包含的子系统和软件模块很多，其故障可能来源于子系统设备硬件故障，也可能来自软件本身的设计缺陷，或运行环境的变化甚至是操作人员的误操作等[5⁃6]。
对火控系统进行故障分析，可以发现潜在的故障因素、对软件今后的研制和试验提供信息基础。
下面以某火控系统软件为例进行故障树分析。
2.1 分析系统根据火控软件的需求规格说明、设计说明等文档，了解了火控系统任务使命、主要功能和软件结构组成，弄清了火控系统软件及其子模块故障逻辑关系。
火控系统由跟踪器、火控设备、接口设备组成，火控设备接收外围的指控系统的目标指示数据和命令，跟踪器捕获跟踪目标，接收跟踪数据和导航、气象等设备相关数据信息进行求取目标运动参数，解算射击诸元，通过接口设备控制武器指向目标未来点，等到目标进入武器的射击区域内，控制武器发射。
火控系统按功能模块可以划分为：（1）目标指示数据收发处理功能（接收指控系统的目标指示数据，向跟踪器发送目标指示）；（2）操控与显示功能（能进行人机交互操作，可以进行数据装订，系统状态及表页图形综合显示）；（3）火控解算功能（根据目标跟踪数据，滤波求取目标运动参数和解算射击诸元）；（4）战术软件功能（具有火力通道组织和射击指挥辅助决策功能）；（5）跟踪器武器控制功能（跟踪器控制、控制武器发射等功能）；（6）系统故障检测和显示功能（对设备模块单元进行故障检测及结果显示）；（7）数据记录和复现功能（可以记录各工作状态下的数据和命令信息的，可在记录结束后回放相关的数据）；（8）设备间接口通信功能（实现系统内部和外部设备之间的通信功能）；（9）模拟训练功能（模拟训练状态下自定义的航路进行解算，对解题精度进行统计功能）。
2.2 确定顶事件构造软件故障树采用分层策略，选取独立的功能模块事件建立故障树分析，首先确定故障分析树的顶事件作为故障树的“根”节点，写在第一行，然后在其下面并列地写出顶事件发生的直接原因，放在第二行，并用逻辑门与顶事件相连，作为故障树的“节”。
逐步深入直到追溯到导致顶事件发生的全部原因（底事件）为止。
软件故障树分析不适宜在编码层次上对整个火控系统进行分析，这里仅对火控系统的火控解算功能故障进行模块级的分析。
对嵌入式火控系统软件故障分析时，不考虑硬件故障、支撑软件故障、系统软件故障，而是主要考虑应用软件故障。
嵌入式火控软件大多为实时控制软件，往往要求强实时性，它的执行结果的正确性不仅与程序逻辑计算的输出有关，而且与程序执行的先后次序相关，火控解算软件必须对跟踪数据实时解算以控制武器实时指向目标未来点，如果解算滞后一个周期，就会使武器击不中目标。
将火控解算结果错误作为顶事件，各子模块故障作为中间事件以“或”连接，经过自顶向下逐级分解最终构造出完整的故障树[7⁃8]。
图1是火控解算模块故障树，相关的顶事件、中间事件、底事件具体见表1。
2.3 求解最小割集构造完火控解算模块的故障树后，开始分析故障树的割集和最小割集[9]。
识别最小割集是软件故障树定性分析的基础，割集是引起顶事件发生的底事件的集合。
最小割集就是不包含任何冗余因素的割集。
最小割集常采用下行法分析，当遇到“与门”增加割集的阶数（割集所含底事件数目），将每个输入事件列入同一行；遇到“或门”增加割集的个数，将每个事件依次列入不同的行。
表2为最小割集求解过程表。
根据上述列出的表格最后一列的每一行都是故障树的割集，再通过割集之间的比较，进行合并消元，最终可得最小割集为{X1}、{X2}、{X3}、{X8，X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X9，X10}。
2.4 进行软件故障树定性分析最小割集求解完毕后，对最小割集及底事件的重要性进行排序比较，并将结果应用于指导故障诊断，或提示改进系统的方向。
根据最小割集所包含的底事件数目（阶数）排序，最小割集的定性比较一般遵循的原则如下：（1）故障树分支越少（最小割集的个数越少），系统发生故障可能性越小。
（2）低阶最小割集对系统的影响大，更容易使得系统发生故障；（3）低阶最小割集中的底事件比高阶最小割集中的底事件重要；（4）不同的最小割集中重复出现次数越多的底事件越重要。
综合上述原则上述例子中{X1}、{X2}、{X3}、{X5}、{X6}、{X7}是一阶割集且是最重要的最小割集，因此报文解析错误、坐标变换错误、求未来点错误、射表错误、校正量修正符号错误、校正量单位错误是最重要的底事件。
2.5 进行软件故障树定量分析故障树的定量分析是当已知每个底事件的发生概率，可以根据软件故障树的逻辑关系，计算或估量顶事件的发生概率。
故障树顶事件发生的概率用表示，其中Ci是系统的最小割集，通常情况下最小割集间是相交的，因此顶事件发生概率用公式为：由上述公式可知，首先一次取出单个割集的概率和，再减去一次取出两个割集的交集概率和，再加上一次取出三个割集的交集概率和，可得到软件系统实际的失效概率[10]。
当计算出每一连序加和并加入正运算的和时，其结果交替地超过（当加上该项时）或低于（当减去该项时）的理论概率值。
因此，仅使用上式中的前两项就可确定系统失效概率的范围。
假设上述的火控解算模块故障树每个底事件发生概率为：则最小割集的发生概率为：根据式（1），顶事件发生概率的上界为：顶事件发生概率的下界为：可以得到顶事件的发生概率（不可靠度）在0.325 2和0.39之间。
2.6 结论通过以上针对嵌入式火控系统特点进行软件故障树分析可知软件故障树定量分析需要知道每个底事件发生的概率，然而在实际工程应用中往往难以获得，故障树分析的意义在于根据分析结果找到关键故障发生的原因，因此其重点在于定性分析。
