[发明专利]一种基于数字虚拟技术的星载嵌入式数据通讯故障动态注入系统及方法

权利要求书

1.一种基于数字虚拟技术的星载嵌入式数据通讯故障动态注入系统，其特征在于包括：星务模拟单元、底层硬件通信接口虚拟单元和故障注入单元；

星务模拟单元：基于既定的通讯传输协议，在宿主机上对实际通讯过程中物理量进行存储空间动态生成，该存储空间地址连同它的物理量名称构成通讯变量查询链表，实现了对具体通讯过程中所有物理量的查询和赋值数据管理功能；另外，星务模拟单元还对被控对象进行数学模型仿真，通过接受外部控制指令计算得到仿真变量结果值；将上述数学模型输出变量的地址和它的物理量名称一起构成模型变量查询链表，实现对模型输出变量的查询和遍历赋值数据管理功能，对前述所得到的通讯变量查询链表和模型变量查询链表，进行物理量名称索引匹配操作，实现通讯物理量与数学模型输出量的存储地址关联，形成新的关系映射表而使得数学模型计算结果能实时刷新通讯过程中物理量；最后，所得到的关系映射表将输入给底层硬件通信接口虚拟单元；

底层硬件通信接口虚拟单元：接收来自于星务模拟单元输出的关系映射表，遍历上述关系映射表中所有物理量，按照既定的通讯打包协议对上述物理量进行字节流转化，将所得到的信息字节流按照正确读写时序传输给外部控制系统；同时，也将接收外部控制系统传送进来的信息字节流，按照通讯解包协议进行物理量的正确解析；

故障注入单元：通过与外部控制系统共享内存能对来自底层硬件通信接口虚拟单元输入的信息字节流进行读写操作；首先，经外部控制系统对底层硬件通信接口虚拟单元传输信息字节流的解析，故障注入单元接收到按照解包协议正确提取出物理量；如果在外部控制系统动态运行过程中满足故障激发条件将会触发软中断，在中断处理过程中故障注入单元调用用户定制的回调故障函数，从而在物理信息流上叠加故障响应，实现预定类型故障的准确激发；接着，将叠加有故障行为的物理信息流回送给外部控制系统中，从而改变或影响外部控制系统的正常通讯行为；最后，对字节流解析后叠加有故障响应的物理变量进行显示，以确定故障注入前后的行为影响。

2.根据权利要求1所述的基于数字虚拟技术的星载嵌入式数据通讯故障动态注入系统，其特征在于：所述星务模拟单元包括：协议传输变量管理模块、模型计算模块、模型输出变量管理模块和数据池模块；其中：协议传输变量管理模块负责在宿主机上动态生成协议传输的物理变量存储空间，然后连同其物理名构建通讯变量查询映射链表；模型计算模块数值负责模拟被控对象的运行状态，并实时接收外部控制指令后仿真计算得到数值结果，而模型计算模块的输出仿真变量将作为模型输出变量管理模块的输入；模型输出变量管理模块负责将模型计算模块输出变量的地址连同其物理量名，构成模型变量查询映射链表；数据池模块分别接受协议传输变量管理模块形成的通讯变量查询映射链表和模型输出变量管理模块生成的模型变量查询映射链表，完成上述变量查询映射链表的索引匹配计算，实现模型计算模块输出量与协议传输物理变量在物理存储空间上的关联，计算模型仿真结果将能够实时刷新协议传输物理量的数值，并能够满足不同通讯协议的数据传输需求。

3.根据权利要求1所述的基于数字虚拟技术的星载嵌入式数据通讯故障动态注入系统，其特征在于：所述底层硬件通信接口虚拟单元包括：通讯数据打包与解包操作模块和外围通讯接口数据读写控制模块；通讯数据打包与解包操作模块接收来自于星务模拟单元输出的关系映射表，遍历上述关系映射表中物理量，并按照打包协议进行字节流转换处理；或者接收外部控制系统回送的控制字节流信息，按照解包协议将字节流信息提取出实际物理控制量，并赋值给关系映射表中对应的物理量；外围通讯接口数据读写控制模块则基于通讯过程的主被动模式，按照正常时序将通讯数据打包与解包操作模块中生成的字节流发送到外部控制系统；另外，也可接收外部控制系统输出的控制信息字节流，经协议解包后发送给星务模拟单元，控制模型计算模块的数值仿真运算过程，构成数据信息回路的闭环；最终，实现了外部控制系统与外围分系统之间的数据通讯双向传输模拟。