飞航器系统可靠性设计和评估

嵌入式系统的系统测试和可靠性评估

摘要：引入多种嵌入式系统系统测试方法；根据ISO 9000国际质量标准，提出一种切实可行的可靠性评估方案，并使它们应用于嵌入式产品测试中，测试效果良好。最后，通过两个测试实例说明嵌入式系统的系统测试过程和分析。

关键词：嵌入式系统 系统测试 测试方法 可靠性评估

引言

随着嵌入式系统硬件体系结构的变化，嵌入式系统的发展趋势向嵌入式系统高端，即嵌入式软件系统转移，具体体现在嵌入式操作系统趋于多样和应用软件日渐复杂。由于嵌入式系统软硬件功能界限模糊，研究如何进行系统测试和进行质量评估来保证嵌入式系统的产品质量具有重要意义。

首先，这里明确嵌入式系统的系统测试定义，是将开发的软件系统（包括嵌入式操作系统和嵌入式应用软件）、硬件系统和其它相关因素（如人员的操作、数据的获取等）综合起来，对整个产品进行的全面测试。嵌入式系统的系统测试比PC系统软件测试要困难得多，主要体现如下：

①测试软件功能依赖不需编码的硬件功能，快速定位软硬件错误困难；

②强壮性测试、可知性测试很难编码实现；

③交叉测试平台的测试用例、测试结果上载困难；

④基于消息系统测试的复杂性，包括线程、任务、子系统之间的交互，并发、容错和对时间的要求；

⑤性能测试、确定性能瓶颈困难；

⑥实施测试自动化技术困难。

1 测试方法

根据Goodenough和Gerhart提出的软件测试充分性准则可知，软件测试具有非复合性的特点，也就是说，即使以软件所有成分都进行了充分的测试，也并不意味着整个软件的测试已经充分。所以，即使通过了需求测试、设计测试、编码测试，并不意味着已经完全了充分的测试，还要进行软硬件全面测试，即系统测试。正确的系统测试方法能设计出良好的测试事例，而良好的测试事例是测试成功的关键。测试事例质量特性主要有以下几点。

*检验性：检测软件缺陷的有效性，是否能发现缺陷或至少可能发现缺陷。

*可仿效性：可以支持测试多项内容，减少测试事例的数量。

经济祝野２０１３年第ｏ１期Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ｖｉｓｉｏｎ　实证分析　

１．中国配电网供电可靠性发展状况　

上世纪八十年代初期，中国才开始进行配电系统供电可靠性研究，　

相对于发电和输电系统的供电可靠性研究，配电系统供电可靠性研究　

的起步较晚。随着中国加入世贸组织，经济的飞速发展，大中城市用电　

需求迅猛增长，造成供需脱节，不能满足需要，而供电可靠性在电力系　

统工作中就尤为重要。如何合理利用有限的资源取得最大的收益．就必　

须对配电系统进行科学合理的规划，对配电系统供电可靠性进行研究　

和发展。目前对于配电网供电可靠性的研究课题主要集中在供电可靠　

性评估指标以及模型和算法方面。随着电力市场理论的引入．配电系统　

供电可靠性与经济性协调一致的问题也被提到了研究的前沿。现今．我　

国已经逐步地开展了对配电网供电可靠性的研究工作。并对配电网供　

电可靠性制定了统计方法，开发了相关的统计软件，建立了有效的可靠　

性数据信息库和可靠性管理体系。　

总之，相对与国外来说，我国配电网供电可靠性研究的开展起步比　

较晚，研究还相对落后，但我们可以结合中国的国情，并充分借鉴国外　

配电网供电可靠性方面的研究成果，积极探索，找到适合中国国情的配　电网供电可靠性研究发展之的道路。　

２．１０ｋＶ配电网供电可靠性分析　

２．１　１０ｋＶ配电网的接线方式　

我国大多数中、小城市的配电网络都是单一的１０ｋＶ电压供电的　

配电网络，即在城市市区边缘建立具有１１０／３５／１０ｋＶ三绕组变压器的　

１１０ｋＶ变电站，或具有３５／１０ｋＶ双绕组变压器的３５ｋＶ变电站，通过　

１０ｋＶ电压对市区的开关站、配电室或者柱上式变压器送电．然后由　

１０ｋＶ或２２０Ｖ（３８０Ｖ）电压对用户供电。　２．２　ｌＯｋＶ配电网的典型接线方式　我国１０ｋＶ配电网接线主要有四种典型的接线方式：单回路放射　

式、带备用电源的单回路放射式、环网供电式和双电源供电式。　

２．３影响配电网供电可靠性的因素　

低碳电力技术基础

低碳电力系统的设计与评估

总结报告

【模型背景】

已知某一地区电网2020年的负荷预测情况、现有机组及待建机组的情况，在所给信息的基础上设计该地区2020年的低碳发展方案，在满足各约束条件的情况下，完成下面的任务：

1. 电源发展方案设计

分别以碳排放和建设成本最小为目标，设计两种不同的电源规划方案，要求满足负荷电力电量及正负备用等约束条件；

2. 机组出力运行评估

在两种所设计的电源规划方案的基础上，依据给定的冬夏两个典型日的日负荷曲线分别安排各类机组的出力序列，使得系统满足负荷平衡条件，同时计算该地区2020年发电侧排放总量和投资总额，并对各电源发展方案下的系统运行情况进行分析。

【电源发展方案设计】

1. 以碳排放最小为目标

1.1 设计思路

在给定了2020年负荷预测的基础上，所选取的待建电厂和已有电厂在满足了2020年总负荷电力电量和各时段的正负备用约束和对于各机组最大最小出力和利用小时数的约束前提下，应该尽量使碳排放最小，在本模型中认为只有火电才会产生碳排放。这是一个线性规划问题，构造的模型表述如下：

（1） 目标函数：

总碳排放最小；

（2） 约束条件：

① 机组年发电总电量负荷2020年预测；

② 机组满足正备用和负备用要求

③ 机组满足利用小时数的限制

1.2 模型建立

决策变量x：向量长度17，用于表示待建的17个电厂，为两值变量只能够取0和1，分别代表建电厂和不建电厂；

系数向量capacity：向量长度17，为对应17个电厂的装机容量；

系数向量hour：向量长度17，分别对应17个待建电厂的最大利用小时数；

系数向量Pmax：向量长度17，表示17个电厂中可提供备用的电厂的最大出力（其中风电场为0），考虑到冬季对于水电厂的出力限制，取冬季的最大出力；

系数向量Pmin：向量长度17，表示17个电厂中可提供备用的电厂的最小出力（其中风电场为0）；

系数向量emission：向量长度17，表示会产生二氧化碳的电厂的容量，对于不产生二氧化碳的电厂对应为0；

民用飞机机载设备适航与安全性设计

（中国商飞上海飞机设计研究院，上海 201210）

飞控系统是民用飞机关键的机载系统，是适航关注的重点，用来保证飞机的稳定性和操纵性、提高完成任务的能力和飞行品质、增强飞行的安全和减轻驾驶员的负担。因此适航对飞控系统安全性要求非常高。美国联邦航空局发布的运输飞机规章提出了很多对于民用飞机的新概念和规章要求，中国的民用航空局也曾经发布了中国民用航空规章运输类适航标准飞机规章制度要求，主要就是对于安全性分析。民用飞机研制和适航过程是一项非常重要工作，可以满足于适航规章要求，也可以确保系统设计的安全性。

标签：民用飞机;机载设备;适航;安全性设计

1 适航规章要求分析研究

对于民用飞机的设计和安装都必须要使得灾难级失效状态是极不可能失效的，同时每一个危险失效状态都是非常小的，咨询通告可以发现制定背景并进行进一步的解析，对于制定规章主要覆盖系统设备，没有考虑到规章主要覆盖系统影响范围，集成特性上也有很多问题，比如对于导线故障问题就会导致着火，所以要采用符合传统安全系数分析的结构化方法进行安全设计工作，对于规章具体要求就是要保持一致性，不同级别的失效状态应该定性和定量进行安全要求规定。

2 系统中民用飞机的安全性分析研究

主要从物理学失效和功能失效方面进行安全性分析，在对飞机的安全性进行评估时，会在两个层面上进行功能危害性评估。这两个层面分别是针对飞机级功能的功能危害性评估和针对系统级功能的功能危害性评估。飞机级FHA是一个高层级的评估，主要是针对那些在开始研制飞机时定义的飞机基本功能进行的定性评估。

对于功能失效问题进行及时分析，主要就是对于部件进行功能失效研究和对于系统安全性分析，特别是对于影响分析和研究工作，由于部件通常不是独立具备系统级别功能，所以要对于系统进行及时分析和研究工作，通过验证可以很好进行相关问题分析，考虑系统相关部件，特别是对于部件失效问题，进行零部件失效模式及其影响分析（FMEA）来计算各个硬件的实际失效率。随后利用针对已定型的设计构型建立的故障树进行定量和定性分析，首先是对分系统，其次是对整个飞机，以此完成验证。