本文以国防"十五"预研课题"星载计算机系统可靠性评测技术研究"为背景,研究了基于软件的故障注入方法.重点研究了软件故障注入的四个关键技术:软件故障注入模型的建模方法、故障模型生成算法、软件实现的故障注入方法、故障概率诊断算法.本文论述了系统行为与状态迁移关系,提出基于行为的软件故障注入模型(BHSIFIM),给出模型的自身形式化描述,对模型属性之间的关系进行了论述,给出试验算法.本文提出的模型解决了原有四元组模型无形式化描述、且各属性关系缺少动态连接试验过程的缺点.该模型应用于故障注入试验,使试验开销减少,试验结果精度提高.故障模型是故障注入试验的重要组成部分,是影响故障覆盖率参数精度的关键因素之一.本文对系统故障情况下数据流形成规律进行分析,对数据流和故障模型生成过程的关系进行研究,提出基于数据流图的故障模型生成算法.重点研究了数据流图生成算法和故障模型生成算法.并以指令级为例,给出指令级数据流图和故障模型生成算法.本文提出的故障模型生成算法可以生成不同层次的故障模型,且模型具有可重用性和动态性.同时,本文提出的故障模型生成方法对故障模型生成方法的研究有一定理论意义和实用价值.故障注入是一种通过试验方法对容错机制进行验证的技术,对此本文提出了两种软件实现的注入方法:基于中断的软件故障注入方法和基于调试的软件故障注入方法,给出了两种注入方法的详细实现过程.注入故障后系统反馈信息的获得是故障注入试验的一个重要环节.故障定位是获得反馈信息的关键.本文把故障诊断应用到故障定位,研究了基于故障传播模型的测试图构造方法和故障诊断算法.借鉴了集团理论,重点研究了基于集团的故障概率诊断算法,对算法精度进行讨论.试验结果表明,该算法在比较低的时间复杂度下可达到较高的诊断正确率.为验证本文研究方法的正确性和实际应用的需要,设计了软件故障注入系统.该系统在结构上采用目标嵌入式方式,实验控制部分用VC语言实现,目标注入部分用C语言实现.本文设计的注入系统可在WINDOWS和SERTOS操作系统下进行故障注入试验,可以注入寄存器故障、内存故障和传输故障等.试验证明了本文研究方法的正确性和工程实用价值.