离散型软件可靠性验证测试方案研究

目前,国内外相关研究大多集中于以MTBF/MTTF等时间相关指标作为可靠性参数的连续型软件,而对以成功率等非时间相关指标作为可靠性参数的离散型软件的可靠性验证测试研究则比较少见。因此,针对三种重要的离散型软件可靠性验证测试方案进行详细的分析与比较,并从标准层面上对这三种方案的实施方法与技术细节进行改进,从而为离散型软件可靠性验证测试的开展与实施提供必要和有效的指导。

面向机载软件的预期功能安全分析验证过程及方法研究

预期功能安全(Safety of the Intended Functionality,SOTIF)关注系统与外界环境、交联设备、任务场景和操作人员交互时,由自身功能设计不足而导致的安全隐患,非常适用于具有复杂功能逻辑的系统和软件研制过程。但目前尚未见到SOTIF在机载软件安全性分析验证工作中的研究与应用,导致机载软件安全性分析验证过程难以适用于复杂失效的分析识别。因此借鉴SOTIF在汽车领域的成功应用经验,开展面向机载软件的SOTIF分析验证过程与方法研究。首先,参考ISO 21448标准,提出机载软件SOTIF分析验证框架。然后,借助功能危险分析、故障树模型、场景驱动等理论,针对过程中涉及的SO-TIF分析验证技术进行研究,识别机载系统危险,分析软件异常控制行为及其原因,构建SOTIF测试场景与测试用例,形成基于SOTIF的机载软件安全性分析验证完整闭环。最后,通过SOTIF技术在机轮转弯控制软件的典型工程应用,验证了该研究成果的有效性和可行性,形成了面向机载软件的SOTIF分析验证过程与能力,可支撑研制人员充分识别机载软件运行过程中软硬耦合冲突、人机交互异常、场景切换异常等复杂失效模式,确保机载软件满足高安全、高可靠研制要求。

软件可靠性验证测试最小测试量的必要条件

将统计学中样本容量的确定方法引入软件可靠性验证测试中,提出了软件可靠性验证测试最小测试量的必要条件的概念.推荐最小测试量的参考值,使其在满足第一类风险的情况下,第二类风险也不超过某一定值.分析了最小测试量的影响因素,对现有的软件可靠性验证测试方案进行了修正,给出在最小测试量指导下的软件可靠性验证测试流程,弥补了现有方法的判定结论并非在任何情况下都可信的不足.

基于改进模拟退火算法的软件可靠性模型参数估计方法

为提升现有软件可靠性模型的拟合性能和求解精度,结合软件可靠性模型求解特征,提出一种改进的模拟退火算法。在此基础上,提出基于改进模拟退火算法的软件可靠性模型参数求解方法(简称为MSAE法),并将新方法应用于4组失效数据集。工程应用结果表明,与最大似然估计(MLE)法、和声搜索(HS)算法和蚁群(AC)算法相比,MSAE法可有效改善软件可靠性模型参数求解不收敛的情况,并且可以有效提升现有软件可靠性模型的拟合性能。

基于系统架构与运行框图的机载软件故障建模与分析应用

已有技术难以规范且有效地识别机载软件故障及其原因,无法解决机载软件研制过程中应用等问题,因此提出基于系统架构与运行框图的机载软件故障建模与分析技术。首先,基于功能失效分析的机载软件故障识别方法,从数据取值、时序约束等角度识别机载软件故障;然后,基于系统静态体系架构与动态运行框图,构建故障层次组成模型以及故障逻辑关系模型,支撑机载软件故障树的规范高效建立;其次,基于标准要求和软件需求,提出软件故障原因分析与安全性需求制定策略;最后,针对机载刹车控制软件开展工程应用。结果表明:本文提出的机载软件故障建模与分析技术符合标准要求、规范可行,能够形成机载软件故障分析验证的V&V闭环。