嵌入式软件故障诊断技术研究

admin · 发表于 2022-8-27 15:18:42

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软件故障是影响嵌入式软件质量与可靠性的关键因素，对其进行诊断与定位是嵌入式软件可信性研究的重要方向。但是由于嵌入式软件故障自身的特点，尤其是一些随机的难以再现的故障，决定了对其进行诊断的难度较大。因此，如何快速有效地诊断嵌入式软件故障是当前软件可信性研究面临的难题之一。本文围绕如何进行故障分析、如何加快故障再现以及如何进行故障定位等方面展开了相关方法和技术的研究。论文给出了基于FTA和FMEA的贝叶斯网络综合故障分析方法，并在此基础上构建了基于案例的故障分析专家系统和基于贝叶斯网络的故障分析专家系统。可实现对案例的收集、诊断网络的结构学习和诊断网络的参数学习；从而实现了多角度、多视图的故障浅层推理、深层推理和动态推理。论文针对复杂的、难以重复的嵌入式软件故障再现题目给出了解决方案。通过分析嵌入式软件故障特点和随机故障机理，结合实际的测试与诊断经验，提出了基于探索式测试的故障再现优化方法。该方法以遗传算法为基础，对其进行改进和优化；将等价类划分与正交试验方法相结合建立初始测试种群；利用自适应的交叉和变异算子提高算法收敛速度的同时，保证算法的精度；特别是利用故障现象的匹配度作为适应度函数，为故障再现测试提供了优化方向。针对故障定位题目，论文进行了系统地研究。考虑到嵌入式软件资源受限的特点，在基于程序谱的故障定位方法基础上进行了优化。提出了输入谱、输出谱及故障现象谱等概念；利用程序切片等方法对模型进行了简化处理；利用极差分析优化了故障定位算法；利用贝叶斯方法进行动态推理；同时对于随机故障、组合故障及多故障现象等情况给出了合理的定位方法和思路。论文采用标准测试程序集及多个实际应用案例对提出的相关理论和方法进行了理论评估和应用验证，证明了本文所提出的相关故障分析、故障再现和故障定位方法的可行性和有效性。论文的研究成果可广泛应用于嵌入式软件的故障诊断，对于非嵌入式软件的故障诊断以及系统级的故障诊断也有一定借鉴意义。

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