專利名稱：一種故障注入設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通訊、信號采集和處理領域，主要用于對高可靠性、高穩定性設備的通信和控制信號參數進行評估、調試、檢測。
背景技術：
在對高可靠性、高穩定性設備的設計評估、調試、檢測等環節，通常不僅要求設備能夠在理想環境中能夠正常工作，還需要評估設備在惡劣條件下性能。為了測試設備的可靠性、穩定性，就需要人為制造運行環境。為了能夠對性能進行定量分析，就需要人為制造的運行環境有可重復性、可量化性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種故障注入設備，能夠定量地、可重復地實現多種類型的故障注入。為了解決上述技術問題，本發明提出一種故障注入設備，包括用于模擬傳輸線路故障的物理層故障注入模塊、用于模擬電氣信號路障的電氣層故障注入模塊、用于模擬數據信號故障的協議層故障注入模塊，以及用于控制所述物理層故障注入模塊、所述電氣層故障注入模塊和所述協議層故障注入模塊中的一個或者多個執行故障注入操作的應用層故障注入模塊。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述物理層故障注入模塊包括斷路故障單元、短路故障單元、串行阻抗單元、并行阻抗單元、信號替換單元中的一個或者多個，其中所述斷路故障單元，用于控制被測線路導通或者斷開；所述短路故障單元，用于控制短路故障點之間導通或者斷開；所述串行阻抗單元，用于調節串聯至被測線路上的阻抗；所述并行阻抗單元，用于調節并行阻抗注入點之間的阻抗；所述信號替換單元，用于以一預設信號替代被測線路的輸入信號。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述斷路故障單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的繼電器節點；在不執行斷路故障注入操作時，所述繼電器節點閉合，被測線路輸入端和輸出端之間的傳輸通道導通；在執行斷路故障注入操作時，所述繼電器節點斷開，被測線路輸入端和輸出端之間的傳輸通道斷開；所述短路故障單元，包括設置于短路故障點之間的繼電器節點；在不執行短路故障注入操作時，所述繼電器節點斷開，短路故障點之間斷路；當執行短路故障注入操作時， 所述繼電器節點閉合，短路故障點之間導通；所述串行阻抗單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的串聯阻抗矩陣， 所述串聯阻抗矩陣包括N個繼電器，及與所述N個繼電器一一對應的N個電阻，所述N個繼電器的常閉觸點串聯在一起，所述N個繼電器的常閉觸點均與其對應的電阻并聯；在不執行串行阻抗故障注入操作時，所述N個繼電器常閉觸點閉合，被測線路輸入端和輸出端之間通過所述N個繼電器的常閉觸點導通；在執行串行阻抗故障注入操作時，斷開一個或者多個繼電器的常閉觸點，從而在被測線路輸入端和輸出端之間串聯一個或者多個電阻；N 為正整數；所述并行阻抗單元，包括設置于并行阻抗注入點之間的串聯阻抗矩陣，所述串聯阻抗矩陣包括N+1個繼電器，及與其中的第1至第N個繼電器一一對應的N個電阻，所述N+1 個繼電器的常閉觸點串聯在一起，其中第1至第N個繼電器的常閉觸點均與其對應的電阻并聯，第N+1個繼電器的常閉觸點不與任何器件并聯；在不執行并行阻抗故障注入操作時， 所有繼電器常閉觸點閉合，并行阻抗注入點之間斷路；在執行并行阻抗故障注入操作時，第 N+1個繼電器的常閉觸點閉合，斷開第1至第N個繼電器中一個或者多個繼電器的常閉觸點，從而在并行阻抗注入點之間并聯一個或者多個電阻；N為正整數；所述信號替換單元，包括設置于被測線路的輸入端和輸出端，以及外部信號輸入端的一 2選1繼電器，在不執行信號替換故障注入時，控制所述繼電器將被測線路的輸入端和輸出端導通，在執行信號替換故障注入時，控制所述繼電器將外部信號輸入端和被測線路的輸出端導通。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述串行阻抗單元中的各個電阻具有不同的電阻值；和/或所述并行阻抗單元中的各個電阻具有不同的電阻值；進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述電氣層故障注入模塊包括幅度調節單元、噪聲疊加單元，以及斜率調節單元中的一個或者多個，其中所述幅度調節單元，用于調節被測線路上的信號幅度；所述噪聲疊加單元，用于在被測線路的信號上疊加噪聲；所述斜率調節單元，用于調節被測線路上信號跳變的斜率。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述幅度調節單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的模數轉換器 (ADC)、處理單元和數模轉換器(DAC)；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行幅度調節故障注入時， 對從所述ADC接收到的數字信號進行電平改變處理后發送至所述DAC，以及在不執行幅度調節故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC ；所述噪聲疊加單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行噪聲疊加故障注入時，在從所述ADC接收到的數字信號上疊加噪聲信號后發送至所述DAC，以及在不執行噪聲疊加故障注入時，直接將從所述ADC 接收到的數字信號發送至所述DAC ；所述斜率調節單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行斜率調節故障注入時，在檢測到數字信號電平發生跳變時，通過在跳變前與跳變后的數字電平之間增加一個或者多個中間電平以改變電平跳變的斜率，并將處理后的數字電平發送至所述DAC，以及在不執行斜率調節故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述處理單元對數字信號進行電平改變處理包括對數字信號進行一次函數運算處理；或者按照接口協議要求將數字信號的電平轉換成0或者1。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述協議層故障注入模塊包括信號延遲單元、速率變化單元，以及數據替換中的一個或者多個，其中所述信號延遲單元，用于延遲被測線路上的信號；所述速率變化單元，用于調節被測線路上的信號的輸出速率；所述數據替換單元，用于以一預設數據替代被測線路輸入信號的一數據。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點所述信號延遲單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的模數轉換器 (ADC)、處理單元和數模轉換器(DAC)；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行信號延遲故障注入時， 將從所述ADC接收到的數字信號延遲一預設時間后，再發送至所述DAC，或者按照接口協議要求將從所述ADC接收到的數字信號的電平轉換成0或者1后，延遲一預設時間后，再發送至所述DAC ；所述處理單元，在不執行信號延遲故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC;所述速率變化單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行速率變化故障注入時，按照接口協議要求將從所述ADC 接收到的數字信號的電平轉換成0或者1，然后按照一預設的輸出速度輸出所述0或者1狀態的數字信號至所述DAC，以及在不執行速率變化故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC;所述數據替換單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC;所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行數據替換故障注入時，將符合替換條件的數據替換為一預設的數據后發送至所述DAC，以及在不執行數據替換故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。進一步地，上述故障注入設備還可具有以下特點
所述應用層故障注入模塊，還用以配置各項故障注入的執行時間和執行順序，并根據所述配置控制各項故障注入執行；所述執行時間包括各項故障注入執行的絕對時間和/或各項故障注入執行的時間間隔；所述執行順序包括單次執行時各項故障注入的執行順序，以及循環執行的次數。本發明提供的一種故障注入設備，能夠定量地、可重復地實現多種類型的故障注入。
圖1是本發明實施例一種故障注入設備結構方框圖；圖2是本發明實施例一種物理層故障注入模塊結構方框圖；圖3是本發明實施例一種電氣層故障注入模塊結構方框圖；圖4是本發明實施例一種協議層故障注入模塊結構方框圖。
具體實施例方式下面將結合
本發明實施方式。參見圖1，該圖示出了本發明實施例一種故障注入設備的結構方框圖。該故障注入設備，包括用于模擬傳輸線路故障的物理層故障注入模塊、用于模擬電氣信號路障的電氣層故障注入模塊、用于模擬數據信號故障的協議層故障注入模塊，以及用于控制所述物理層故障注入模塊、所述電氣層故障注入模塊和所述協議層故障注入模塊的應用層故障注入模塊。本發明故障注入設備通過有效地模擬各層次的故障，實現非侵入式的故障注入，可以根據需要設置復雜的環境，使得測試環境更逼真，測試效果更佳。(1)所述物理層故障注入模塊如圖2所示，可以包括斷路故障單元、短路故障單元、串行阻抗單元、并行阻抗單元、信號替換單元中的一個或者多個，其中所述斷路故障單元，用于控制短路故障點之間導通或者斷開。其用于模擬線路因外部原因產生斷裂或者連接器接觸不良等原因產生的物理通道不通的故障。所述短路故障單元，用于控制短路故障點之間導通或者斷開。其用于模擬線路中的某些線纜之間發生意外接觸或者絕緣皮破損等原因產生的物理通道發生短路的故障。所述串行阻抗單元，用于調節串聯至被測線路上的阻抗。其用于模擬線路中的某些線纜由于線路老化或者連接器接觸不良或者傳輸距離變化等原因引起的物理通道發生阻抗變化的故障。所述并行阻抗單元，用于調節并行阻抗注入點之間的阻抗。其用于模擬線路中的某些線纜由于線路老化、連接器接觸不良、絕緣老化、器件漏電流或者傳輸距離變化等原因弓I起的物理通道之間阻抗變化的故障。所述信號替換單元，用于以一預設信號替代被測線路的輸入信號。其用于提供一種手段，用已知的特定信號代替原來的輸入信號，以便根據特定信號產生的結果對系統進行分析。本發明實施例在此提供一種所述物理層故障注入模塊中各單元模擬故障的具體實現方法所述斷路故障單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的繼電器節點；在不執行斷路故障注入操作時，所述繼電器節點閉合，被測線路輸入端和輸出端之間的傳輸通道導通；在執行斷路故障注入操作時，所述繼電器節點斷開，被測線路輸入端和輸出端之間的傳輸通道斷開。在另一實施例中，還可以以模擬開關、三極管或者MOS管來替代繼電器，實現斷路故障注入功能。所述短路故障單元，包括設置于短路故障點之間的繼電器節點；在不執行短路故障注入操作時，所述繼電器節點斷開，短路故障點之間斷路；當執行短路故障注入操作時， 所述繼電器節點閉合，短路故障點之間導通。在另一實施例中，還可以以模擬開關、三極管或者MOS管來替代繼電器，實現短路故障注入功能。所述串行阻抗單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的串聯阻抗矩陣， 所述串聯阻抗矩陣包括N個繼電器，及與所述N個繼電器一一對應的N個電阻，所述N個繼電器的常閉觸點串聯在一起，所述N個繼電器的常閉觸點均與其對應的電阻并聯；在不執行串行阻抗故障注入操作時，所述N個繼電器常閉觸點閉合，被測線路輸入端和輸出端之間通過所述N個繼電器的常閉觸點導通；在執行串行阻抗故障注入操作時，斷開一個或者多個繼電器的常閉觸點，從而在被測線路輸入端和輸出端之間串聯一個或者多個電阻；N 為正整數。在另一實施例中，還可以以模擬開關、三極管或者MOS管來替代繼電器，實現串行阻抗故障注入功能。較佳地，所述串行阻抗單元中的各個電阻可以具有不同的電阻值，從而能夠提供盡量多的可供調節的電阻值。例如，可以設置每2個相鄰電阻阻值相差2倍，即所述N個電
阻中的第1個電阻為R，第2個電阻為1/ (2R)，第3個電阻為1/ (4R)，......，依次類推，從
而在進行串行阻抗調節時，能夠組合出盡量多的電阻值。所述并行阻抗單元，包括設置于并行阻抗注入點之間的串聯阻抗矩陣，所述串聯阻抗矩陣包括N+1個繼電器，及與其中的第1至第N個繼電器一一對應的N個電阻，所述N+1 個繼電器的常閉觸點串聯在一起，其中第1至第N個繼電器的常閉觸點均與其對應的電阻并聯，第N+1個繼電器的常閉觸點不與任何器件并聯；在不執行并行阻抗故障注入操作時， 所有繼電器常閉觸點閉合，并行阻抗注入點之間斷路；在執行并行阻抗故障注入操作時，第 N+1個繼電器的常閉觸點閉合，斷開第1至第N個繼電器中一個或者多個繼電器的常閉觸點，從而在并行阻抗注入點之間并聯一個或者多個電阻；N為正整數。在另一實施例中，還可以以模擬開關、三極管或者MOS管來替代繼電器，實現并行阻抗故障注入功能。較佳地，所述并行阻抗單元中的各個電阻可以具有不同的電阻值，從而能夠提供盡量多的可供調節的電阻值。例如，可以設置每2個相鄰電阻阻值相差2倍，即所述N個電
阻中的第1個電阻為R，第2個電阻為1/ (2R)，第3個電阻為1/ (4R)，......，依次類推，從
而在進行并行阻抗調節時，能夠組合出盡量多的電阻值。所述信號替換單元，包括設置于被測線路的輸入端和輸出端，以及外部信號輸入端的一 2選1繼電器，在不執行信號替換故障注入時，控制所述繼電器將被測線路的輸入端和輸出端導通，在執行信號替換故障注入時，控制所述繼電器將外部信號輸入端和被測線路的輸出端導通。在另一實施例中，還可以以模擬開關、三極管或者MOS管來替代繼電器， 實現信號替換故障注入功能。(2)所述電氣層故障注入模塊如圖3所示，可以包括幅度調節單元、噪聲疊加單元，以及斜率調節單元中的一個或者多個，其中
所述幅度調節單元，用于調節被測線路上的信號幅度。其用于模擬線路在傳輸過程中發生衰減，或者用于確認信號的幅度變化對系統的影響而引入的故障項。所述噪聲疊加單元，用于在被測線路的信號上疊加噪聲。其用以模擬線路在傳輸過程中，外部干擾信號耦合到傳輸線路上的情況。所述斜率調節單元，用于調節被測線路上信號跳變的斜率。其用于模擬信號負載變化原因引起的信號邊沿變緩等現象，或者由于信號經過緩沖器后，信號邊沿產生變化的情況。本發明實施例在此提供一種所述電氣層故障注入模塊中各單元模擬故障的具體實現方法所述幅度調節單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的模數轉換器 (ADC)、處理單元和數模轉換器(DAC)；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行幅度調節故障注入時， 對從所述ADC接收到的數字信號進行電平改變處理后發送至所述DAC，以及在不執行幅度調節故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。所述處理單元可以是 FPGA、CPLD 或者 CPU。其中，所述處理單元對數字信號進行電平改變處理可以包括一次函數調節方式即對數字信號進行一次函數運算處理。例如，將電平值放大2倍。固定值幅度調節即按照接口協議要求將數字信號的電平轉換成0或者1。例如， 以3V為閾值，大于3V的則轉換成1，小于3V的則轉換成0。所述噪聲疊加單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行噪聲疊加故障注入時，在從所述ADC接收到的數字信號上疊加噪聲信號后發送至所述DAC，以及在不執行噪聲疊加故障注入時，直接將從所述ADC 接收到的數字信號發送至所述DAC。所述處理單元可以是FPGA、CPLD或者CPU。所述斜率調節單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行斜率調節故障注入時，在檢測到數字信號電平發生跳變時，通過在跳變前與跳變后的數字電平之間增加一個或者多個中間電平以改變電平跳變的斜率，并將處理后的數字電平發送至所述DAC，以及在不執行斜率調節故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。所述處理單元可以是FPGA、CPLD或者CPU。所述斜率調節主要是將一次完成的跳變，分成多次來完成，從而減低信號輸入的變化速度。例如從OV跳變到5V時，進行斜率調節，增加4個中間電平1V、2V、3V、4V，從而使得跳變過程變為0V至IV至2V至3V至4V至5V，以減低信號輸入的變化速度。其中，中間電平1V、2V、3V、4V持續的時長根據可需要設置，以調節斜率。在另一實施例中，所述幅度調節單元、噪聲疊加單元和斜率調節單元中的ADC可以為同一 ADC，所述幅度調節單元、噪聲疊加單元和斜率調節單元中的DAC可以為同一 DAC， 所述幅度調節單元、噪聲疊加單元和斜率調節單元中的處理單元可以為同一處理單元。(3)所述協議層故障注入模塊如圖4所示，可以包括信號延遲單元、速率變化單元，以及數據替換單元中的一個或者多個，其中所述信號延遲單元，用于延遲被測線路上的信號。其用于模擬通信過程中，由于器件固有延遲、處理器響應延遲、傳輸轉換延遲等原因所引入的延遲時間變化情況。所述速率變化單元，用于調節被測線路上的信號的輸出速率。其用于模擬通信過程中，由于器件精度、時鐘偏差、計算錯誤等原因所引起的信號傳輸速率變化情況。所述數據替換單元，用于以一預設數據替代被測線路輸入信號的一數據。其用于模擬通信過程中，由于外界信號干擾、計算錯誤、傳輸信號質量等原因引起的傳輸數據改變情況。這里需要說明的是，協議層故障注入是在電氣層故障注入的基礎上進行的，基本的實現方式同電氣層故障注入相同。不同點主要是協議層故障注入需要對信號線上的傳輸數據進一步進行分析處理，并根據信號線上的傳輸數據的不同而采用不同的故障注入操作。本發明實施例在此提供一種所述協議層故障注入模塊中各單元模擬故障的具體實現方法所述信號延遲單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的模數轉換器 (ADC)、處理單元和數模轉換器(DAC)。所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，在執行信號延遲故障注入時，可以執行數字延遲，也可以執行模擬延遲，其中，在執行模擬延遲時，所述處理單元接收并存儲所述ADC輸出的數字信號，延遲一預設時間后，將其發送至所述DAC ；在執行數字延遲時，所述處理單元按照接口協議要求將從所述ADC接收到的數字信號的電平轉換成0或者1后存儲，延遲一預設時間后，再將其發送至所述DAC。所述處理單元，在不執行信號延遲故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。所述處理單元可以是FPGA、CPLD 或者CPU。所述速率變化單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行速率變化故障注入時，按照接口協議要求將從所述ADC 接收到的數字信號的電平轉換成0或者1并進行存儲，然后按照一預設的輸出速度輸出所述0或者1狀態的數字信號至所述DAC，以及在不執行速率變化故障注入時，直接將從所述 ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。所述速率變化單元，還可以按照預設的信號采集速度，將從所述ADC接收到的數字信號的電平轉換成0或者1。所述處理單元可以是FPGA、 CPLD 或者 CPU。所述數據替換單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行數據替換故障注入時，將符合替換條件的數據替換為一預設的數據后發送至所述DAC，以及在不執行數據替換故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。所述替換條件可以是，例如，對一特定地址，或者一特定子地址執行替換。所述處理單元可以是FPGA、CPLD或者CPU。(4)所述應用層故障注入模塊，通過調配和控制各種故障注入的組合操作，進而實現復雜的故障注入。所述應用層故障注入模塊，可以用以配置各項故障注入的執行時間和執行順序， 并根據所述配置控制各項故障注入執行。其中，所述執行時間包括各項故障注入執行的絕對時間和/或各項故障注入執行的時間間隔。所述執行順序包括單次執行時各項故障注入的執行順序，以及循環執行的次數。以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種故障注入設備，其特征在于，包括用于模擬傳輸線路故障的物理層故障注入模塊、用于模擬電氣信號路障的電氣層故障注入模塊、用于模擬數據信號故障的協議層故障注入模塊，以及用于控制所述物理層故障注入模塊、所述電氣層故障注入模塊和所述協議層故障注入模塊中的一個或者多個執行故障注入操作的應用層故障注入模塊。
2.如權利要求1所述的故障注入設備，其特征在于，所述物理層故障注入模塊包括斷路故障單元、短路故障單元、串行阻抗單元、并行阻抗單元、信號替換單元中的一個或者多個，其中所述斷路故障單元，用于控制被測線路導通或者斷開；所述短路故障單元，用于控制短路故障點之間導通或者斷開；所述串行阻抗單元，用于調節串聯至被測線路上的阻抗；所述并行阻抗單元，用于調節并行阻抗注入點之間的阻抗；所述信號替換單元，用于以一預設信號替代被測線路的輸入信號。
3.如權利要求2所述的故障注入設備，其特征在于所述斷路故障單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的繼電器節點；在不執行斷路故障注入操作時，所述繼電器節點閉合，被測線路輸入端和輸出端之間的傳輸通道導通；在執行斷路故障注入操作時，所述繼電器節點斷開，被測線路輸入端和輸出端之間的傳輸通道斷開；所述短路故障單元，包括設置于短路故障點之間的繼電器節點；在不執行短路故障注入操作時，所述繼電器節點斷開，短路故障點之間斷路；當執行短路故障注入操作時，所述繼電器節點閉合，短路故障點之間導通；所述串行阻抗單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的串聯阻抗矩陣，所述串聯阻抗矩陣包括N個繼電器，及與所述N個繼電器一一對應的N個電阻，所述N個繼電器的常閉觸點串聯在一起，所述N個繼電器的常閉觸點均與其對應的電阻并聯；在不執行串行阻抗故障注入操作時，所述N個繼電器常閉觸點閉合，被測線路輸入端和輸出端之間通過所述N個繼電器的常閉觸點導通；在執行串行阻抗故障注入操作時，斷開一個或者多個繼電器的常閉觸點，從而在被測線路輸入端和輸出端之間串聯一個或者多個電阻；N為正整數；所述并行阻抗單元，包括設置于并行阻抗注入點之間的串聯阻抗矩陣，所述串聯阻抗矩陣包括N+1個繼電器，及與其中的第1至第N個繼電器一一對應的N個電阻，所述N+1 個繼電器的常閉觸點串聯在一起，其中第1至第N個繼電器的常閉觸點均與其對應的電阻并聯，第N+1個繼電器的常閉觸點不與任何器件并聯；在不執行并行阻抗故障注入操作時， 所有繼電器常閉觸點閉合，并行阻抗注入點之間斷路；在執行并行阻抗故障注入操作時，第 N+1個繼電器的常閉觸點閉合，斷開第1至第N個繼電器中一個或者多個繼電器的常閉觸點，從而在并行阻抗注入點之間并聯一個或者多個電阻；N為正整數；所述信號替換單元，包括設置于被測線路的輸入端和輸出端，以及外部信號輸入端的一2選1繼電器，在不執行信號替換故障注入時，控制所述繼電器將被測線路的輸入端和輸出端導通，在執行信號替換故障注入時，控制所述繼電器將外部信號輸入端和被測線路的輸出端導通。
4.如權利要求3所述的故障注入設備，其特征在于所述串行阻抗單元中的各個電阻具有不同的電阻值；和/或所述并行阻抗單元中的各個電阻具有不同的電阻值。
5.如權利要求1所述的故障注入設備，其特征在于，所述電氣層故障注入模塊包括幅度調節單元、噪聲疊加單元，以及斜率調節單元中的一個或者多個，其中所述幅度調節單元，用于調節被測線路上的信號幅度； 所述噪聲疊加單元，用于在被測線路的信號上疊加噪聲； 所述斜率調節單元，用于調節被測線路上信號跳變的斜率。
6.如權利要求5所述的故障注入設備，其特征在于所述幅度調節單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的模數轉換器(ADC)、處理單元和數模轉換器(DAC)；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行幅度調節故障注入時，對從所述 ADC接收到的數字信號進行電平改變處理后發送至所述DAC，以及在不執行幅度調節故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC ；所述噪聲疊加單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行噪聲疊加故障注入時，在從所述ADC接收到的數字信號上疊加噪聲信號后發送至所述DAC，以及在不執行噪聲疊加故障注入時，直接將從所述ADC 接收到的數字信號發送至所述DAC ；所述斜率調節單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC;所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行斜率調節故障注入時，在檢測到數字信號電平發生跳變時，通過在跳變前與跳變后的數字電平之間增加一個或者多個中間電平以改變電平跳變的斜率，并將處理后的數字電平發送至所述DAC，以及在不執行斜率調節故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。
7.如權利要求6所述的故障注入設備，其特征在于，所述處理單元對數字信號進行電平改變處理包括對數字信號進行一次函數運算處理；或者按照接口協議要求將數字信號的電平轉換成0或者1。
8.如權利要求1所述的故障注入設備，其特征在于，所述協議層故障注入模塊包括信號延遲單元、速率變化單元，以及數據替換中的一個或者多個，其中所述信號延遲單元，用于延遲被測線路上的信號；所述速率變化單元，用于調節被測線路上的信號的輸出速率；所述數據替換單元，用于以一預設數據替代被測線路輸入信號的一數據。
9.如權利要求8所述的故障注入設備，其特征在于所述信號延遲單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的模數轉換器(ADC)、處理單元和數模轉換器(DAC)；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字 3信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行信號延遲故障注入時，將從所述 ADC接收到的數字信號延遲一預設時間后，再發送至所述DAC，或者按照接口協議要求將從所述ADC接收到的數字信號的電平轉換成0或者1后，延遲一預設時間后，再發送至所述 DAC ；所述處理單元，在不執行信號延遲故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC ；所述速率變化單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行速率變化故障注入時，按照接口協議要求將從所述ADC 接收到的數字信號的電平轉換成0或者1，然后按照一預設的輸出速度輸出所述0或者1狀態的數字信號至所述DAC，以及在不執行速率變化故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC;所述數據替換單元，包括設置于被測線路輸入端和輸出端之間的ADC、處理單元和 DAC ；所述ADC，用以將被測線路輸入端的模擬電壓信號轉換成數字信號后發送至所述處理單元；所述DAC用以將所述處理單元輸出的數字信號轉換為模擬信號后輸出至被測線路的輸出端；所述處理單元，用以在執行數據替換故障注入時，將符合替換條件的數據替換為一預設的數據后發送至所述DAC，以及在不執行數據替換故障注入時，直接將從所述ADC接收到的數字信號發送至所述DAC。
10.如權利要求1-9中任何一項所述的故障注入設備，其特征在于 所述應用層故障注入模塊，還用以配置各項故障注入的執行時間和執行順序，并根據所述配置控制各項故障注入執行；所述執行時間包括各項故障注入執行的絕對時間和/或各項故障注入執行的時間間隔；所述執行順序包括單次執行時各項故障注入的執行順序，以及循環執行的次數。
全文摘要
本發明提供了一種故障注入設備，包括用于模擬傳輸線路故障的物理層故障注入模塊、用于模擬電氣信號路障的電氣層故障注入模塊、用于模擬數據信號故障的協議層故障注入模塊，以及用于控制所述物理層故障注入模塊、所述電氣層故障注入模塊和所述協議層故障注入模塊中的一個或者多個執行故障注入操作的應用層故障注入模塊。該故障注入設備能夠定量地、可重復地實現多種類型的故障注入。
文檔編號H04B17/00GK102412909SQ20101029189
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者萬波, 付景志, 付江, 彭時濤, 楊水華, 梁西全, 潘世杰, 苗佳旺 申請人:北京旋極信息技術股份有限公司