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[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于信號(hào)特征提取的故障電路行為建模方法有效

專(zhuān)利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201410375186.9 申請(qǐng)日: 2014-08-01
公開(kāi)(公告)號(hào): CN104133966B 公開(kāi)(公告)日: 2017-03-29
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 何春;宗竹林;黎亮;蔣劍;朱娟 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: 電子科技大學(xué)
主分類(lèi)號(hào): G06F17/50 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221 代理人: 林輝輪,王蕓
地址: 611731 四川省成*** 國(guó)省代碼: 四川;51
權(quán)利要求書(shū): 查看更多 說(shuō)明書(shū): 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 信號(hào) 特征 提取 故障 電路 行為 建模 方法
【說(shuō)明書(shū)】:

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于信號(hào)特征提取的故障電路行為建模方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,軟硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度日益增加,使得影響產(chǎn)品可靠性的因素也越來(lái)越多,致使電子系統(tǒng)仿真越來(lái)越困難,仿真時(shí)間也越來(lái)越長(zhǎng)。在電子系統(tǒng)仿真中,當(dāng)電子元器件的數(shù)量達(dá)到一定的規(guī)模后,系統(tǒng)仿真所需的軟硬件資源和仿真時(shí)間都將呈指數(shù)級(jí)劇增,特別是在故障仿真中,若要遍歷系統(tǒng)中所有器件的故障模式,仿真所需時(shí)間更是無(wú)法想象,可能長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月甚至幾年。這樣長(zhǎng)時(shí)間的仿真是系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法容忍的,而電路的行為建模方法是一種降低系統(tǒng)規(guī)模、提高電路仿真效率的有效方法。

目前已有一些行為建模方法,如專(zhuān)利號(hào)為ZL200810103446.1的專(zhuān)利《應(yīng)用于SPICE電路仿真程序中的鐵電電容行為模型》,但該類(lèi)方法僅能針對(duì)固定的元器件進(jìn)行建模。同時(shí)也存在一些應(yīng)用于軟件或硬件領(lǐng)域的建模方法,如專(zhuān)利號(hào)為200980143522.4的《在硬件系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)構(gòu)建行為模型的系統(tǒng)和方法》、專(zhuān)利號(hào)為201010517588.X的《一種基于行為模型的軟件安全性測(cè)試用例生成方法》等,但這些方法都無(wú)法應(yīng)用于電路仿真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足,提供一種能夠進(jìn)行PSPICE仿真的故障電路行為建模方法,該方法具有簡(jiǎn)單高效、擴(kuò)展性強(qiáng)、適用范圍廣等特點(diǎn),能在不影響功能仿真結(jié)果的情況下大幅度降低故障電路仿真的時(shí)間。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于信號(hào)特征提取的故障電路行為建模方法,包括如下步驟:

A、設(shè)置仿真時(shí)間步驟:根據(jù)電子系統(tǒng)的功能特性,設(shè)置能夠體現(xiàn)電路特征的仿真時(shí)間;

B、故障電路仿真步驟:根據(jù)所述仿真時(shí)間對(duì)電子系統(tǒng)的每個(gè)元器件可能存在的故障逐一進(jìn)行PSPICE功能仿真,直到遍歷完整個(gè)電子系統(tǒng)電路可能存在的所有故障模式為止,得到所有故障電路的PSPICE仿真結(jié)果;

C、特征參數(shù)提取步驟:利用所述故障電路的PSPICE仿真結(jié)果進(jìn)行特征參數(shù)提取;

D、利用所提取的特征參數(shù)對(duì)電路輸出信號(hào)的故障類(lèi)別分類(lèi),所述故障類(lèi)別是指電路故障后產(chǎn)生的不同種類(lèi)的輸出信號(hào);

E、根據(jù)分類(lèi)結(jié)果在PSPICE軟件中進(jìn)行故障行為建模;

F、對(duì)建模后的行為模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證輸出結(jié)果,所述輸出結(jié)果若與類(lèi)特征值對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果輸出一致,則行為建模正確。

所述步驟A中,根據(jù)電子系統(tǒng)的功能特性,設(shè)置能夠體現(xiàn)電路特征的仿真時(shí)間具體為:若電路是周期輸出,則仿真時(shí)間設(shè)置為1-10個(gè)信號(hào)周期;其中,信號(hào)周期的個(gè)數(shù)由周期持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短確定。

所述步驟C中利用PSPICE仿真的結(jié)果進(jìn)行特征參數(shù)提取,提取的特征參數(shù)具體為:

a)若仿真結(jié)果為周期信號(hào),則提取該周期信號(hào)的初始化時(shí)間、信號(hào)占空比和頻率;

b)若仿真結(jié)果為電平信號(hào),則提取該電平信號(hào)的初始化時(shí)間、信號(hào)電平、與正常仿真結(jié)果的時(shí)延、電平差;

c)若仿真結(jié)果為數(shù)據(jù)總線,則提取數(shù)據(jù)總線的初始化時(shí)間、與正常仿真結(jié)果的歐式幾何距離。

所述步驟D利用所提取的特征參數(shù)對(duì)信號(hào)的故障類(lèi)別分類(lèi),具體為:

a)對(duì)所有電路故障輸出信號(hào)的第一個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì);

b)提取重復(fù)數(shù)量大于預(yù)定值的特征參數(shù),并歸類(lèi)稱(chēng)為類(lèi)特征值;

c)設(shè)置一個(gè)距離值d,將距離d以內(nèi)范圍的類(lèi)特征值歸為同一類(lèi)的類(lèi)特征值;

d)將其它獨(dú)立分布的類(lèi)特征值進(jìn)行獨(dú)立分類(lèi);

e)將距離范圍小于d的特征參數(shù)獨(dú)立分類(lèi)合并,得到第一特征參數(shù)的最終分類(lèi);

f)在第一個(gè)特征參數(shù)分類(lèi)的基礎(chǔ)上,對(duì)所有電路故障輸出信號(hào)用第二個(gè)特征參數(shù)繼續(xù)分類(lèi),分類(lèi)方法與上述步驟a)-d)相同,直到所有的特征參數(shù)分析完成,分類(lèi)結(jié)束。

所述根據(jù)分類(lèi)結(jié)果在PSPICE軟件中進(jìn)行故障行為建模后的行為模型包括一個(gè)激勵(lì)源、一個(gè)ROM器件和一個(gè)控制電路;其中,所述激勵(lì)源為行為模型提供時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào),該時(shí)鐘信號(hào)的頻率為行為模型輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)率,復(fù)位信號(hào)控制行為模型開(kāi)始輸出的時(shí)間;所述ROM器件,用于存儲(chǔ)各種特征波形;所述控制電路,用于產(chǎn)生各特征類(lèi)信號(hào)波形的輔助波形,該輔助波形與特征類(lèi)信號(hào)波形疊加或進(jìn)行邏輯與運(yùn)算后作為行為模型的輸出信號(hào)。

所述ROM器件存儲(chǔ)的各種特征波形包括信號(hào)初始段波形和各特征類(lèi)的信號(hào)波形。

所述控制電路還用于控制各類(lèi)特征波形的具體輸出時(shí)間。

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