集成电路故障注入攻击仿真方法

故障注入攻击以设备要求低、效果显著逐渐成为芯片攻击的一种有效手段,对集成电路信息安全构成了严重威胁.为了尽早发现集成电路设计中的安全隐患,设计者需要简单有效的方法在设计阶段检测设计的抗故障注入攻击能力.为此,提出一种故障注入攻击软件仿真方法.首先设置3个基本参数生成包含故障数据的控制文件,构建复杂故障模型以模拟各种故障注入攻击技术;然后综合待测电路源码得到网表,在网表中插入采用可综合的硬件描述语言实现的故障注入逻辑得到新网表;再将新网表送入仿真器中仿真,仿真过程中故障注入逻辑自动读取控制文件将故障注入到待测电路中,同时收集待测电路输出;最后评估程序分析收集到的输出数据,给出评估报告.当待测电路提交给仿真系统后,系统自动完成故障注入攻击模拟和安全评估操作,给出待测电路抗故障注入攻击能力评估报告.对AES-128加密电路进行故障注入攻击和差分故障分析的实验结果表明,该方法简单有效;AES-128电路对翻转故障敏感,其输出端口的一些字节更容易出现错误,需要加强防护.     

基于LXI的热电阻与热电偶信号故障注入器设计

为满足装备试验中的热电阻和热电偶信号自动故障注入的要求,设计了基于LXI的热电阻与热电偶信号故障注入器。通过将故障注入器串接入热电阻和热电偶信号传输线路,模拟多种热电阻和热电偶信号传输过程中的故障类型,实现对被测设备热电阻和热电偶信号的仿真。该故障注入器已应用于多类型装备的测试性验证试验中,具有良好的推广价值和应用前景。     

面向软件黑箱测试的仿真环境嵌入故障研究

故障注入作为软件测试的一种有效技术已进入实用阶段, 然而如何在软件黑箱测试中运用故障注入技术目前尚少有文献加以论述.文章提出了软件黑 箱测试中故障外围注入的思想,通过嵌入故障的仿真环境,实现对被测软件输入级的故障引入 ,改变软件的运行状态,诱发内在的失效模式,导致错误的输出,从而达到预期的测试目的.这 一方法已应用于铁路车站信号控制系统软件的测试中,并取得了良好的效果.     

三相四开关有源电力滤波器故障诊断研究

为解决三相四开关有源电力滤波器系统中IGBT开路故障诊断问题,提出了一种基于电压检测的IGBT开路故障诊断方法。该方法只需采集一个线电压信号,再结合系统控制器已经检测出的电流和IGBT开关信号,便可快速准确地诊断出故障并能确定故障位置。该方法适用于单管和多管的开路故障诊断。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于IEWT-CCE的电动充电站主变流器开路故障检测

直流充电站变流器开关器件的开路故障严重影响电站安全运行.考虑充电站运行中不可避免存在着非高斯测量噪声,提出一种基于尺度空间理论的经验小波变换(EWT)和循环熵(CCE)的变流器IGBT开路故障检测方法.首先,分析非高斯噪声对变流器IGBT开路故障的影响;接着,利用改进EWT方法分解IGBT开路故障时交流侧电流信号,通过...     

模拟电路仿真与故障字典生成方法

针对模拟电路故障诊断需求，对模拟电路仿真和故障字典生成的实现方法进行了研究。首先，设计软件实现总体结构，从软件界面层、运行层、数据访问层、数据层等方面搭建过程中需要的电路知识管理、工程管理、电路仿真设置、仿真运行、故障字典生成和辅助故障诊断等功能框架；进而通过创建被测电路仿真原理图、新建仿真工程、仿真设置、故障注入等详细设计，实现被测电路的功能仿真和故障仿真；然后根据仿真结果，利用故障字典生成器生成所有故障模式下的整数编码故障字典；最终辅助诊断功能，验证故障字典是否可用。通过对演示板12个故障注入后的仿真数据做故障字典生成训练，并完成了对实测数据的故障定位，验证了该方法的可行性，为模拟电路故障诊断提供了实用的测试方法和手段，具有较好的实用价值。     

基于FPGA的内建自测试的实现研究

内建自测试技术源于激励-响应-比较的测试机理,信号可以通过边界扫描传输到芯片引脚,因而即使BIST本身发生故障也可以通过边界扫描进行检测;为了解决大规模SOC芯片设计中BIST测试时间长和消耗面积大的问题,提出了一种用FPGA实现BIST电路的方法,对测试向量发生器、被测内核和特征分析器进行了研究;通过对被测内核注入故障,然后将正常电路和注入故障后的电路分别进行仿真,比较正常响应和实际响应的特征值,如果相等则认为没有故障,否则发生了特定的故障;利用ModelSim SE 6.1f软件仿真结果表明了该方法的正确有效性和快速性。     

基于仿真的电路板级故障诊断测试方法

针对某雷达定时器板的电路特点,提出了一种基于仿真的电路板级故障诊断测试方法。首先,利用pspice对被测电路进行功能模型建模和故障模型建模,根据功能模型构建电路仿真原理图进行功能仿真,进而利用故障模型做故障注入进行故障仿真,仿真结束获取功能仿真和故障仿真数据,通过小波分析的方法提取仿真数据的特征,包括能量分布特征提取、极值特征提取和熵特征提取,并做测试节点优化删除冗余数据,最后通过概念格的方法对特征数据做训练,生成应用于被测对象的故障诊断模型。通过获取的故障诊断模型对诊断数据进行故障推理,验证了测试方法的可行性。     

基于软件故障注入的星载系统错误传播研究

设计了信号故障传播率的计算方法,在此基础上设计了根据信号故障传播率进行故障注入实验,并根据故障注入实验的结果绘制错误传播图的方法.根据实验结果和错误传播图可以从信号和模块两个层次对系统进行分析,找出最为脆弱的部分,即找出最可能传播故障的信号和模块,以及最可能传播故障的一条路径.据此可对系统的可靠性做出评测.工作在高辐射环境下的各类软件系统,如星载系统,在运行过程中可能会因环境的扰动发生SEU现象,本文利用软件故障注入技术对这种现象进行模拟,进行故障注入实验,实验结果表明我们设计的算法能有效地对系统的可靠性做出评测.     

城轨车辆辅助逆变器IGBT状态识别研究

提出一种基于小波包分解和马氏距离的IGBT状态识别方法,并应用于地铁车辆辅助逆变电路。首先建立Matlab电路模型,分别对该电路的不同故障临界状态和正常状态进行仿真分析,提取输出电流信号进行小波包分解得到信号特征向量,作为特征样本。利用特征样本计算各临界故障与正常情况下的马氏距离,作为识别阈值。实际应用时,将待测电路与正常状态做马氏距离,对比阈值区间完成电路状态识别。实验表明,此方法能简单有效检测区分软硬故障,实现IGBT状态识别。     

Active fault detection based on set‐membership approach for uncertain discrete‐time systems

Active fault detection facilitates determination of the fault characteristics by injecting proper auxiliary input signals into the system. This article proposes an observer‐based on‐line active fault detection method for discrete‐time systems with bounded uncertainties. First, the output including disturbances, measurement noise and interval uncertainties at each sample time is enclosed in a zonotope. In order to reduce the conservativeness in the fault detection process, a zonotopic observer is designed to estimate the system states allowing to generate the output zonotopes. Then, a proper auxiliary input signal is designed to separate the output zonotopes of the faulty model from the healthy model that is injected into the system to facilitate the detection of small fault . Since the auxiliary input signal generation leads to a nonconvex optimization problem, it is transformed into a mixed integer quadratic programming problem. Finally, a case study based on a DC motor is used to show the effectiveness of the proposed method.     

基于小波包和GBDT的瓦斯传感器故障诊断

针对瓦斯传感器的常见故障类型,提出了一种基于小波包和GBDT的瓦斯传感器故障诊断方法.该方法首先使用3层小波包分解对瓦斯原始故障信号进行分解;然后利用LDB算法削减得到重构信号能量,经归一化处理后作为输入分类器的特征向量;接着利用由梯度提升技巧和决策树构成的GBDT分类器作为故障模式的训练和识别器;最后通过瓦斯传感器诊断实例验证了该方法的有效性.实验结果表明,采用该方法进行瓦斯传感器故障诊断相比其他方法具有更高的诊断精度和更好的样本泛化能力.     

卫星导航系统模拟电路故障注入方法研究

针对卫星导航系统电路故障中的模拟畸变TMB故障的机理进行了理论分析和仿真,着重研究伪码的相关函数和功率谱。基于现场可编程门阵列(FPGA)和调制方式的特性,提出了伪码先振荡后量化的设计方式,重点探讨了其在FPGA上的实现方法,并对关键的IIR滤波器的实现进行了分析。结合自研的卫星导航系统模拟器平台实现故障注入,对故障信号的相关函数和定位结果进行测试。结果表明,在该设计系统中随着振荡频率和衰减系数的增大,对系统的定位影响越小。     

基于小波-神经网络的电机振动故障诊断

针对电机振动信号的频谱特点，提出基于小波-神经网络技术的电机故障模式识别与诊断的新方法。利用小波包的多维多分辨率特性，对电机振动信号进行分解与重构，获得振动信号的突变信息，提取与电机故障相关的特征信息，将其作为特征向量输入ART2神经网络，对其进行训练。经过训练后的神经网络可对电机工作状态进行在线监测和实时故障诊断，并在转子实验台上进行了模拟故障仿真试验。通过对仿真结果的分析，证实这种诊断方法的可行性。     

基于多学科协同的某锁机构系统故障仿真

为解决机电液耦合的复杂运动机构系统的故障仿真问题,提出一种基于多学科软件协同的故障仿真分析方法.通过软件接口建立机构系统基于多学科协同的仿真模型.将相关故障模式影响因素注入机构系统仿真模型,仿真分析其对系统参数的影响.某锁机构系统的上锁故障仿真分析表明,该方法对工程实际复杂运动机构系统有效可行.该故障仿真方法有助于提高机械产品可靠性,也可为复杂机械系统的故障机理分析、故障诊断和维修等提供数据支持。     

小电流接地系统选线注入信号的频率分析

注入信号法是广泛应用于小电流接地系统单相接地故障的选线方法,实际应用中由于接地故障电阻大,容易发生选线失败的现象。文章通过分析注入信号法的基本原理及注入信号的流通路径,借助Matlab仿真,研究了注入信号频率对选线效果的影响,得出了降低注入信号的频率可以减小非故障线路对信号电流的分流作用、提高注入法的适用范围和选线准确率的结论。     

一种适用于长期工作的测控设备特性验证方法

针对长期工作的测控设备功能和性能验证需求,根据测控设备原理,设计了一种基于设计层面的测试思路,为测控设备长期稳定运行提供了模拟验证条件;通过将测试功能嵌入到产品内,将外部不可测的指标参数,尤其是模块内部信号的变化趋势监测、运行环境的变化监测等从设计层面注入到产品中,结合动态测试、故障注入测试等手段收集长期运行测试数据,并对数据进行趋势评估和故障评估,得出测控设备的健康程度或故障程度;该方法具备更突出的故障激发能力和设备功能性能评估能力,为长期运行产品可靠性测试提供参考。     

复累量切片在故障诊断中的应用

复数三阶累量具有不同的定义形式,定义形式不同,其耦合性质也不相同,则由其产生的复数累量切片也包含了信号间不同的耦合信息,实验中利用这些不同的定义方式,对特定的故障信号和正常信号同时采用相同的耦合方式进行故障判别。同时定义了复数三阶累量切片谱,通过切片谱对正常信号和故障信号的耦合特征进行了分析。实验结果表明,随着耦合方式的不同,同一故障的诊断正确率也不相同,从而为特定的故障判别提供了一种可供选择的方法。