一种目标制导的混合执行测试方法

混合执行测试(concolic testing)是一种将具体执行与符号执行相结合的自动化测试方法.由于混合执行测试从程序本身出发,未将目标缺陷的先验知识作为指导,会导致生成和执行大量不能发现缺陷的测试输入,从发现缺陷的角度看浪费了时间和计算资源开销.这个问题在具有时间、成本及资源约束的实际测试任务中更加突出.为解决这一问题,文中提出了一种结合静态分析和混合执行测试技术的目标制导的混合执行测试方法:使用静态分析工具分析待测程序中可能含有缺陷的可疑语句及其缺陷类型,并将静态分析所报告的可疑语句作为目标指导测试.目标制导的混合执行测试技术分为3个步骤:首先,计算从程序各分支到待检测缺陷语句的可达性;其次,对待测试程序进行插装以支持混合执行测试;第三,使用静态分析的结果和可达性信息作为指导,只生成和执行可能会覆盖待检测缺陷语句的测试输入,以避免生成和执行不能发现缺陷的测试输入.基于此方法,作者实现了一个测试缓冲区溢出缺陷的原型工具:TARGET,并在一组C语言基准程序上进行了对比实验.实验结果表明与原有的混合执行测试技术相比较,TARGET能在更短的时间内发现程序中更多的缺陷.

使用混合执行机构的快速机动卫星力矩分配算法

针对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)存在奇异和单框架控制力矩陀螺(SGCMG)存在框架转速死区的问题,研究了SGCMG与飞轮联合作为执行机构的控制力矩分配算法,以SGCMG功耗、飞轮功耗和飞轮角动量的二次型加权矩阵求和为性能指标,提出了一种形式简洁的混合执行机构力矩分配算法,通过分析,证明该分配算法能够有效的避免SGCMGs的奇异;设计了一种SGCMG功耗加权矩阵的调节策略,解决了SGCMG陷入转速死区的问题,设计了一种飞轮角动量加权矩阵的调节策略,通过对加权矩阵的实时调节实现了对飞轮角动量的管理,解决了飞轮转速的饱和与过零问题。数学仿真结果验证了该力矩分配算法的有效性。

基于数字液压动力管理系统的混合执行器控制研究

传统泵控系统由于溢流和节流损失产生较大能耗,同时需要根据系统需求的峰值功率进行选型,系统成本高。因此,提出一种基于6个活塞和18个开/关控制阀的数字液压动力管理系统的混合执行器。采用基于模型的控制器实现对混合执行器的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构建新型混合执行器系统液压回路简化图,建立数字液压动力管理系统、液压回路以及电动伺服电机数学模型。设计基于模型的控制器,实现对活塞以及数字液压动力管理系统的最优控制。采用MATLAB对基于数字液压动力管理系统的混合执行器进行仿真,并与传统阀控执行器的计算结果进行对比和分析。结果表明:采用基于数字液压动力管理系统的混合执行器活塞位置和速度跟踪误差分别减少61%和47%;基于数字液压动力管理系统的混合执行器的液压蓄能器会处理局部功率峰值,系统输入功率无较大波动,同时能耗也大大降低;采用基于数字液压动力管理系统的混合执行器可以有效控制活塞位置和速度,同时具有较高的能源效率。

基于混合执行机构的敏捷卫星姿态机动控制

单框架控制力矩陀螺(SGCMGs,single gimbal control moment gyros)的奇异问题是其在使用过程中面临的主要问题.将构型奇异度量作为路径约束,采用高斯伪谱法进行轨迹优化,得到一组无奇异框架角,并以相应的SGCMGs框架转速作为开环指令进行控制.考虑初始姿态偏差及外干扰不确定因素的影响故引入反作用动量轮(RWs,reaction wheels),并基于Lyapunov稳定性设计了RWs的控制律进行闭环修正.仿真结果表明,采用混合执行机构能够保证卫星在外干扰等因素影响下,以最优轨迹的SGCMGs无奇异框架转速指令实现对最优轨迹的跟踪.

卫星混合执行机构的可重构性研究

针对含混合执行机构的姿态控制系统中常见构型配置问题进行研究,选择金字塔(PC)、五棱锥安装(FPC)的单框架控制力矩陀螺群(SGCMG)与三正一斜装、四斜装的动量轮(MW)分别进行执行机构组合构型比较。根据提出的构型评价指标,考虑各组合构型因故障进行重构情形,从角动量包络、执行机构功耗、系统控制性能、构型安装位置等方面研究卫星混合执行机构的可重构性。通过对各混合构型及其重构构型完成姿态大角度机动进行仿真,得到相关可重构性研究结论,结果表明混合执行机构的可重构性与构型安装数目及位置有着密切的关系,执行机构功耗也影响其可重构能力等,可以为卫星混合执行机构可重构性评价和设计提供相关参考。

具有混合执行器故障的多智能体分布式有限时间自适应协同容错控制

针对多智能体编队系统执行器发生故障时,所引起的参数不确定以及系统瞬态不稳定问题,本文采用径向基函数神经网络(radial basis function neural networks,RBFNNs)对不确定参数(未知函数)进行估计。同时,基于反推技术设计出合理的自适应容错控制器,并通过有限时间理论保证系统实现瞬态稳定。首先,本文采用10个智能体作为被控对象,基于有向通讯拓扑结构理论,构建了非线性多智能体系统模型。其次,基于RBFNNs逼近特性,采用反推技术与动态面技术相结合,设计出合理的容错控制器,补偿多智能体中出现的未知非线性执行器故障,并采用有限时间理论解决系统瞬态不稳定问题。接着,基于Lyapunov稳定性理论分析了控制器的稳定性和快速收敛性。最后,通过两种算例对比,验证了所设计的控制器性能优于传统的反推技术,为工程实践提供了一种有效的研究思路。

具有混合执行器故障和多未知控制方向的多智能体编队系统自适应协同容错控制

针对非线性多智能体具有混合执行器故障和多未知控制方向的问题,基于鲁棒自适应模糊技术,提出新颖的协同容错控制方法。采用分段Nussbaum函数解决了多未知控制方向;基于鲁棒自适应模糊技术解决了系统中的非线性不确定问题;引入一阶滑模微分器与自适应反步技术结合,用于获得虚拟控制律的一阶导数,并结合鲁棒有界方法,用于提高所设计的自适应协同控制器的收敛速度和追踪精度;基于代数图论,建立了智能体系统的误差模型,设计了分布式一致协同容错控制器,构建了李雅普诺夫候选函数,证明了所设计的控制器能够使得系统稳定。通过对比仿真实例,验证了所提方法的有效性,为工程实践提供了理论支撑。

采用混合执行机构的卫星快速机动技术研究

研究了一种采用混合执行机构的姿态单轴快速机动的控制方法。设计了由平行构型单框架控制力矩陀螺(SGCMG)和飞轮组成的混合执行机构配置方案。综合姿态机动规划,设计了前馈和反馈相结合的姿态机动控制律,并通过执行机构动力学分析给出了操纵律。仿真结果表明:采用平行构型SGCMGs和飞轮的混合执行机构模式,可实现姿态三轴高精度稳定控制和侧摆快速机动的任务要求。

混合模糊测试中混合符号执行优化策略评估与分析

针对传统混合模糊测试提升技术多聚焦于利用多种动静态分析手段辅助而忽略了混合符号执行自身性能的问题,提出一种混合模糊测试平衡点模型,并基于该模型对主流混合符号执行方案进行剖析,包括污点分析辅助模糊测试、混合模糊测试以及混合符号执行,归纳了6种符号执行方案,基于混合符号执行引擎Triton复现了6种符号执行方案,并通过10个典型真实程序进行了测试评估。从效率、内存、覆盖率三个维度对各个方案进行性能对比与影响因素分析。实验证明,优化方案都可以消除不必要的约束并减少时间和空间开销,但约束缩减会造成信息丢失,造成覆盖率降低。基于实验数据分析,提出了一个优化方案的性能序列,并提出三种针对不同测试需求的优化方案。

基于混合符号执行的Fuzzing测试技术

Fuzzing测试和符号执行都是漏洞挖掘领域常用的技术,但各自都存在一定缺陷。为提高漏洞挖掘效率,将两者优点相结合,设计并实现了一种基于混合符号执行的Fuzzing测试工具。采用二进制代码插桩技术,动态记录程序关键指令执行过程和环境。采用离线混合符号执行技术,在指令重放过程中收集路径约束条件,并采用STP程序求解。根据求解结果生成新数据集并动态测试,监测执行异常,计算代码覆盖率。经实验验证,工具能有效发现测试程序异常,并适用于大型应用软件测试,已发现Word 2003软件中存在的七个异常,代码覆盖率较传统Fuzzing测试工具也有较大提高。

结合混合符号执行的导向式灰盒模糊测试技术

导向式灰盒模糊测试是一种能够快速生成测试用例,达到给定程序目标区域并且发现漏洞的模糊测试技术。针对当前导向式模糊测试难以通过魔术字节等检查语句,且对目标区域路径覆盖率较低的问题,提出结合混合符号执行的导向式灰盒模糊测试方法。通过跟踪种子的执行路径,使用约束求解器对种子的遗传变异加以辅助,生成能够通过检查语句的测试用例,从而对目标区域进行有效测试。实验结果表明,该测试方法能够提高导向式模糊测试对目标区域的覆盖率。

符号执行研究综述

符号执行是一种重要的动态程序分析技术,能够对分析目标进行全面深入的形式化分析,从而生成高质量输入,覆盖约束条件苛刻的路径。首先,阐述了符号执行技术的四种执行模式:经典模式、混合模式、执行生成测试模式以及选择执行模式;然后,分析了符号执行技术从诞生之初便面临的三大挑战:路径爆炸、约束求解困难和符号模拟低效。最后,从当前主流先进符号系统以及符号执行与模糊测试结合两个角度介绍了符号执行技术研究现状。

EH系列智能型电液执行机构

EH系列由EHL直行程和EHR角行程两大系列组成，各系列均包括智能电子式，智能开关式及现场总线通讯等信号方式。EH系列智能电液执行机构是电力、冶金、化工、环保等重要场合较理想的产品之一。为了使智能电液执行机构降低成本，得到更广泛的推广，本公司不但开发步进电机和变频调速控制的高档式智能电液执行机构，而且重点开发出异步电机控制的通用式智能电液执行机构．使得EH系列智能型电液执行机构具有较好的性能价格比优势。

直驱式液压传动系统的特点及设计要点

以日本川崎精机公司所提出的液压系统图为例将直驱式液压系统与传统液压系统进行比较,可明显看出直驱式液压系统的系统结构大为简化并节能。对构成直驱式系统的各部件进行了必要的说明,以期进一步对直驱式液压系统的理解。

用于坡路助行的主/被动力矩实现方法研究

针对智能助行器坡路助行需求,提出了一种主/被动力矩实现方法。该方法利用磁流变制动器阻力矩可控的特点,结合磁流变制动器、蜗轮蜗杆减速器与直流电机,构成主/被动混合执行器。通过磁流变制动器与直流电机的协调工作,获得可控的主动力矩和被动力矩。设计了转子截面具有T形结构的磁流变制动器,应用有限元法对制动器内部的磁路进行分析,获取了制动器的力学性能参数。在此基础上,研制了主/被动混合执行器,并建立了其力学性能测试系统,完成了实验研究。实验结果表明,所提出的方法既能够提供可控的主动力矩,又能够提供可控的被动力矩。所研制的主/被动混合执行器,可以满足智能助行器坡路助行的功能要求。

Digger:采用新路径记录方法的fuzzing工具

fuzzing和混合执行是二进制代码分析和测试领域的两个重要技术.为了探索结合这两种技术的潜力,并找到代码中的深层缺陷,本文提出了一种新的路径记录方法,以推进混合执行来辅助fuzzing,并在工具Digger中实现了该方法,Digger能够分析测试接收文件输入或使用额外参数的目标程序.在实际应用程序(如coreutils,catdvi等)上评估了Digger,结果表明,通过使用新的路径记录方法,相比现有成熟工具Driller,Digger能够达到更高的代码覆盖率并找到更多的缺陷.

C/C++程序静态内存泄漏警报自动确认方法

内存泄漏是C/C++程序的一种常见的、难以发现的缺陷,一直困扰着软件开发者,尤其是针对长时间运行的程序或者系统软件,内存泄漏的后果十分严重.针对内存泄漏的检测,目前主要有静态分析和动态测试两种方法.动态测试实际运行程序具有较大开销,同时依赖测试用例的质量;静态分析技术及自动化工具已被学术界和工业界广泛运用于内存泄漏缺陷检测中,然而由于静态分析采取了保守的策略,其结果往往包含数量巨大的误报,需要通过进一步的人工确认来甄别误报.但人工确认静态分析的结果耗时且容易出错,严重限制了静态分析技术的实用性.提出一种基于混合执行测试的静态内存泄漏警报的自动化确认方法:首先,针对静态分析报告的目标程序中内存泄漏的静态警报,对目标程序进行控制流分析,并计算警报的可达性,形成制导信息;其次,基于警报制导信息对目标程序进行混合执行测试;最后,在混合执行测试过程中,监控追踪内存对象的状态,判定内存泄漏是否发生,对静态警报进行动态确认并分类.实验结果表明:该方法可对静态内存泄漏警报进行有效的分类,显著降低了人工确认的工作量.

图神经网络加速结构综述

近年来,新兴的图神经网络因其强大的图学习和推理能力,得到学术界和工业界的广泛关注,被认为是推动人工智能领域迈入“认知智能”阶段的核心力量.图神经网络融合传统图计算和神经网络的执行过程,形成了不规则与规则的计算和访存行为共存的混合执行模式.传统处理器结构设计以及面向图计算和神经网络的加速结构不能同时应对2种对立的执行行为,无法满足图神经网络的加速需求.为解决上述问题,面向图神经网络应用的专用加速结构不断涌现,它们为图神经网络定制计算硬件单元和片上存储层次,优化计算和访存行为,取得了良好的加速效果.以图神经网络执行行为带来的加速结构设计挑战为出发点,从整体结构设计以及计算、片上访存、片外访存层次对该领域的关键优化技术进行详实而系统地分析与介绍.最后还从不同角度对图神经网络加速结构设计的未来方向进行了展望,期望能为该领域的研究人员带来一定的启发.

基于改进迭代学习的参数不确定卫星姿态控制

针对卫星运行时存在的诸如在轨组装升级后的卫星转动惯量变化较大且难以确定等问题,提出一种基于改进预测迭代学习控制的姿态敏捷机动控制方法。首先,以改进递阶饱和控制作为反馈控制器,实现原系统的稳定。其次,加入改进预测迭代学习控制作为前馈控制器,提高系统动态性能、鲁棒性与敏捷性。然后,采用基于混合执行机构的零运动操纵律提供高精度大力矩,并解决控制力矩陀螺奇异和飞轮饱和问题。最后,通过仿真证明所提控制器的优越性。

电力通信系统安全漏洞自动挖掘方法

在筛选未遍历分支结构时,电力通信系统操作步骤十分复杂,易发生错漏现象,导致系统安全漏洞无法被完全检测,因此设计新的电力通信系统安全漏洞自动挖掘方法。计算最新路径搜索长度,消除原有已知序列,更新位移操作下数据结构;基于混合执行计算系统归一化指标向量,通过计算扩展距离筛选判断未遍历目标分支;设计待执行机制与候选执行机制的安全漏洞自适应挖掘算法,完成电力通信系统安全漏洞的自动挖掘。实验结果证明,安全漏洞自动挖掘路径平均覆盖系数约为92.17%,能够准确、高效地检测系统安全漏洞。