基于IPO功能分解的嵌入式软件故障树分层构建方法

针对嵌入式软件需求阶段的安全性分析方法中故障树分析缺少构建方法的问题,结合嵌入式系统的特点,提出了一种故障树分层构建方法.为构建各功能层内部的故障树,提出了基于IPO的功能分解法,采用失效模式与影响分析方法对分解的各部分功能进行影响分析,以确定构建故障树的建树元素,并提出了功能层内部故障树构建的框架模型与各功能层故障树的层次关系,实现了部分故障树构建的自动化,提高了故障树构建的完整性、准确性与效率.在某型号发动机控制软件的安全性分析中,应用上述方法指导该嵌入式软件故障树的构建与分析,验证了该方法的可行性和有效性.

GUI软件功能测试用例数据选取策略研究

GUI软件功能测试用例设计分为执行路径的确定和测试数据选取两个步骤,在假定测试执行路径已确定的前提下,提出了GUI软件功能测试中的正常输入测试用例、异常输入测试用例和边界测试用例的选取策略,借助成功树与故障树来描述3种测试用例下功能与GUI控件状态或输入值之间的逻辑关系,并选用适当的组合算法指导测试数据的选取,提高了测试用例生成的速度与质量,并且在保证测试覆盖的前提下减少了测试用例的数目,从而提高了测试效率.该选取策略也为实现GUI软件测试用例的自动生成提供了方法依据.在某型号软件功能测试中,运用该选取策略指导测试用例的生成,验证了该方法的实用性与有效性.

基于Object-FMA的软件代码审查方法

针对传统代码审查方法中使用的检查单具有的两个不足:缺少从代码到检查单缺陷记录的映射方式,检查单记录的代码缺陷类型不全而导致审查时代码缺陷的遗漏,提出了一种将代码进行层次划分,并使用对不同层次代码对象进行失效模式分析来代替使用传统检查单的代码审查方法.此外,提出了一种对象失效模式分析方法(Object-FMA,Object Fail-ure Modes Analysis),用于系统地分析代码对象的失效模式,为不同层次的代码对象建立失效模式库.在某型号软件的代码审查中对该方法进行了实例应用,结果表明此方法提供了一种从审查代码对象到失效模式库的映射方式,提高了代码审查的效率,审查时不仅能发现传统检查单中记录的代码词法、语法和常见语义的缺陷,还能有效地发现代码中人为疏忽或算法设计错误而引入的代码缺陷.

基因表达式编程在软件可靠性建模中的应用

基因表达式编程是一种基于遗传算法和遗传编程的新型机器学习技术,其具有更为优秀的数据挖掘能力,已被成功应用于函数发现领域。提出一种基于基因表达式编程的非参软件可靠性建模方法,该方法将基因表达式编程算法中的若干关键步骤(如初始种群函数集、适应度函数、终止条件等)与软件可靠性建模的若干重要特征相融合,在失效数据集上进行训练,从而获得基于基因表达式编程算法的非参软件可靠性模型。在若干组真实失效数据集上,将所提出的模型与若干典型的基于人工神经网络以及遗传编程的非参软件可靠性模型进行对比实例研究。实例结果表明,基因表达式编程算法的非参软件可靠性模型具有更为显著的模型拟合与预计性能。

软件可靠性分析方法研究与应用

软件可靠性分析方法中,SFMEA和SFTA是两种常用的分析方法,为提高软件可靠性发挥了重要作用,在国内型号软件的开发过程中得到了越来越多的关注。针对SFMEA及SFTA方法在应用中存在的难点问题,提出了相应的解决方法,并以某航空发动机控制软件为应用对象进行了实例应用,验证了方法的可行性与有效性。

试验设计在软件可靠性测试中的应用

为了有效利用资源、优化测试数据,在软件可靠性测试中引入试验设计:在操作剖面开发过程中应用正交试验设计,选择典型操作;在测试数据生成过程中使用组合设计,结合发生概率得到优化测试数据集.完整的软件可靠性测试过程包括确定系统模式剖面,然后根据正交试验设计确定操作剖面,根据组合设计确定运行分类,最后生成可靠性测试数据执行测试.在此基础上开发了测试数据自动生成工具,进行了实例应用.结果表明该方法不仅能为软件生成可靠性测试数据,还能发现更多的软件缺陷.

网络控制系统的连锁失效影响分析

文章针对网络化控制系统中一个小的软件失效,通过网络交互引起整个系统崩溃的连锁失效现象进行研究;通过借鉴拓扑网络的研究方法,建立了网络化控制系统的多层网络拓扑图构建方法;利用网络拓扑结构建立了网络化控制系统的相互依赖原则,并对其相互依赖性的特点进行了分析;最后利用网络拓扑结构分析了连锁失效的特点及其相互依赖表现。

基于规则的复杂工程系统设计方法

控制论的出现极大地扩展了人造工程系统能力的深度与广度,造就了工程技术全面发展的局面.但随着工程系统中的独立主体的增多,致使其构成的关系越来越复杂,以精准控制为目标的工程系统设计方法遭遇到了不小的困境.一方面,大规模集群体系中精准控制体系内每一个主体并不现实;另一方面,过多的控制反而限制了主体的自主涌现,与群体智能的主旨相背离.为此,提出一种基于规则的复杂工程系统设计新思路.类比生态体系自主演化的动力机制,提出了基于微观规则、中观规则与宏观规则3层架构的规则描述方法,并提出了基于规则的工程系统有机适应性架构框架,为指导复杂工程系统的设计与演进维护提供了方法参考.

复杂工程体系适应性机制构建与评价方法

针对工程系统体系化、无人化与智能化发展趋势带来的复杂性的增加与难以预测的功能涌现,以及传统的以可靠性为中心的六性指标难以完全适用且缺少体系层面综合性评价指标的问题,借鉴自然界通过适应性应对不确定性的策略,在分析了自然有机系统适应性基本特征的基础上,提出一种包含微观、中观与宏观三个层次的基于规则的复杂工程系统适应性构建框架,并基于该框架对适应性指标的定性与定量评价方法进行了探讨。为指导复杂工程系统的设计与评价提供了方法参考。

水下动平台与无人航行器的对接路径生成方法

分析水下运动平台回收无人航行器对接过程所处的环境特点与运动姿态特征,建立水下动平台与无人航行器回收过程模型,将回收过程分为跟随段、调整段、对接段和回收段。根据调整对接的水下导引控制特性,提出无人航行器对接路径基准轨迹生成模型,建立无人航行器回收对接航路点生成方法,并采用三次插值对航路点进行平滑,形成了水下动平台与无人航行器的对接路径,通过案例仿真计算分析,表明提出方法的有效性。

基于减函数的多层贝叶斯离散型软件可靠性验证测试方案

为有效降低软件可靠性验证测试工作量,满足高可靠软件的指标验证要求,在减函数理论及贝叶斯理论基础上,提出一种基于减函数的多层贝叶斯离散型软件可靠性验证测试方案(MBDFDSRDT)。选取面向失效概率的减函数作为第一层先验分布密度函数,然后选择第一层先验分布密度函数超参数的均匀分布函数来构造其第二层先验分布密度函数,进而给出相应的多层后验分布密度函数。选取若干组失效数据,对MBDFDSRDT方案进行实践应用,并与基于贝叶斯理论的软件可靠性验证测试方案以及基于减函数的单层贝叶斯软件可靠性验证测试方案进行对比。应用结果表明,MBDFDSRDT方案可显著地降低所需的测试工作量,特别适用于高可靠安全关键软件。

基于空间Agent的舰载机群调度路径规划

基于Agent技术,提出了一种考虑空间约束的舰载机群调度路径优化方法,构建了考虑空间约束的调度目标和约束函数,基于正六边形空间Agent与舰载机Agent完成了考虑避障过程的调度过程建模。考虑等待策略和绕行策略,给出一种Agent框架下基于改进A*算法的机群协同路径的全局寻优方法;通过10架舰载机起飞作业并行调度进行验证。结果表明:该方法给出了带避障行为的路径,提升了舰载机调度规划的有效性。

基于模型系统工程中国应用调查

基于模型系统工程（MBSE）是当前工业界比较关注的热点技术,被认为是新一代的系统工程实施方法。它采用基于模型的方法支持系统工程规范,实现设计风险的最小化及由于产品研发后期的设计变更所带来的设计风险。其中,模型可以被应用于形式化的方法,用于实现目标产品分析、设计、优化、验证及确认等研发活动进而实现跨领域、组织、产品的整合。尽管基于模型的设计和开发已经在个别领域被广泛应用,例如软件、机械、电子系统等,其在系统层的实现整合开发的目标目前还无法实现。本文通过针对MBSE的利益相关人的调查问卷分析当前中国工业界相关技术的应用状态。通过问卷,初步了解当下国内系统开发工程师对于MBSE的使用、优势、障碍、关注点及趋势的定位和判断。

多架构建模方法在飞机娱乐系统的实现及应用

提出了一种实现基于模型的系统工程(MBSE)多架构建模方法。基于多架构建模方法的元元模型,构建了Capella中的特定域建模语言,采用Arcadia建模方法作为建模规范,同时基于架构驱动的方法建立了模型间的追溯关系,形成了一套完整的基于模型的系统工程驱动流程。通过飞机娱乐系统作为案例建立模型,比较Capella建模和多架构建模两种方法,给出了两种方法在效率及效能方面的比较,结果表明多架构建模方法具有建模的高效性和较强的扩展能力,为不同MBSE建模语言和建模方法的整合提供一种解决方案。

MBSE:系统工程的发展方向

阐述了传统西方系统工程思想与钱学森系统工程思想的核心内容,引出基于模型的系统工程发展的外部条件与内在因素,包括模型驱动开发方法的推广与逐渐成熟、传统系统工程方法缺少对经验的积累和复用等。对比传统的系统工程方法,分析了基于模型的系统工程(MBSE)在系统形式化描述方面的优势及发展期望,提出应用MBSE指导信息物理系统的构建将是系统工程发展的新思路。

体系生命力理论框架

通过分析自然界有机体系的有机特性集,将有机特性统一到体系生命力概念之下,提出了体系生命力理论,并结合人工智能及其相关的信息技术,提出了在工程技术体系中导向涌现出有机特性集的技术框架。体系生命力理论框架为提高体系的稳定性和可用性,提高体系的优化和选择进化能力提供了理论指导。

航空机载软件适航性审定标准DO-178C与软件管理标准GJB5000A的比较分析

航空机载软件适航性审定是验证软件安全性是否满足飞行要求的重要手段,审定依据的标准DO-178C是航空企业软件设计所必须遵循的规范要求,但在软件管理领域,还存在着重要的能力成熟度集成模型标准GJB5000A。比较分析了DO-178C与GJB5000A的异同,得出机载软件适航性审定在对软件开发过程的管理方面存在不足,提出需要加强企业在项目监控、过程测量与分析和风险管理方面的要求,并按照DO-178C标准的形式要求,给出了参考的改进方案。

一种有限空间区域的机群调度优化算法

基于有限空间区域调度优化问题,针对机群调度具体问题,先将机群保障流程整体抽象建模,再把物理模型转化为典型调度问题模型,设计启发式规则提出优化算法。算法分为上、下两层次,上层负责在有限区域内选择合适的停机位和起飞位,下层负责对单机各作业进行调度,下层把调度结果返回给上层算法,上层根据该调度结果自适应调节某架机的停机位和起飞位,重新调用下层算法以验证该调整是否能改善解的质量。以典型出动任务作为输入算例,求解出有限空间区域的机群调度方案结果。相比之前人工排布的方式,本方法在求解时间和结果优劣两方面更具优越性,该方法使得机群调度指挥方式向智能自动化过渡,对提升机群出动架次率有重要意义。