基于SysML的机载软件分层精化建模与验证方法

机载软件被广泛应用于航空航天领域, 大幅提升了机载设备的性能.但随着机载软件规模逐渐增大、功能逐渐增多, 给软件的开发带来了难度, 如何保障机载软件的正确性和安全性也成为一个难题.基于模型的开发可以有效提升开发效率, 而形式化方法能够有效保障软件的正确性.为了降低开发难度, 同时保障机载软件的正确性、安全性, 本文提出一种基于SysML状态机图子集的机载软件分层精化建模与验证方法.首先使用SysML状态机图对机载软件的动态行为进行建模, 根据提出的精化规则, 对初始模型进行手动逐层精化得到精化设计模型.然后针对软件模型动态变化的特性, 将SysML状态机模型自动转换为时间自动机网络, 并从软件需求中手动提取形式化TCTL性质进行模型检验.其次, 为了实现编码自动化, 将SysML模型自动转换至Simulink, 利用Simulink Coder生成源代码.最后, 以一个自动飞行控制软件为例进行了开发和验证, 实验结果表明了该方法的有效性.     

面向适航标准的机载软件测试验证方法综述

机载软件测试是指机载系统中嵌入式软件执行的测试验证过程,目的是为了挖掘出软件缺陷从而提高机载系统的可靠性。随着机载嵌入式系统功能的多样化需求,软件的规模和复杂程度不断增加,同时因为其实时性、嵌入性、高可靠性等特殊性,因此对机载软件进行充分测试成为当前的一个挑战。为了满足要求,机载系统的测试需要遵循最新的适航标准DO-178C,针对机载软件生命周期过程提出了一系列目标要求和设计考虑。为此,简介了机载软件适航认证标准的发展及其测试环境;根据DO-178C对机载软件测试的各个过程从基于需求、基于模型、基于安全性分析以及软件验证的测试研究机载软件的测试验证方法,并进行小结;对相关领域的发展进行总结和展望。     

面向适航标准的机载软件测试验证工具综述

机载软件的测试与验证是保障机载软件正确性和可靠性的重要方法。软件的测试与验证离不开工具的支持,使用工具能够提高效率、降低成本,对机载软件的测试验证工具研究是对其进行充分测试验证的保障。对机载软件及适航标准进行了简介;按照系列适航标准,从DO-178C、基于模型的开发与验证（DO-331）和形式化方法（DO-333）三个维度对工具的功能、特性及应用进行了详细介绍,并对其发展现状进行小结;总结机载嵌入式软件测试验证及其工具研发中存在的问题,并对其发展趋势进行了分析。     

基于需求的航空嵌入式软件测试技术研究

针对航空机载软件的特点，提出了一种基于需求的航空嵌入式软件测试模型，并对该模型中主要部分的功能及其相互关系进行了阐述，最后，最介绍了该模型在实际工程项目中的应用情况。     

机载雷达系统测试性分析与优化

针对机载雷达系统的特点,研究了系统测试性建模问题。根据机载PD雷达的组成和主要功能,结合FMEA分析结果,使用eXpress软件建立了机载PD雷达测距子系统的测试性模型,对模型的测试性参数进行了计算和分析。对测距子系统模型构造出故障信息矩阵,通过逐步分解故障信息矩阵的方法,对模型进行测试点优选。运用故障植入法通过测试设备对雷达进行测试,并计算测试性参数,计算结果表明所采用的测试方法满足系统测试性的要求。     

回归测试中测试用例集缩减问题的研究

测试用例集缩减(Test Suite Minimization,TSM)问题作为回归测试的研究热点和难点,在满足对指定测试需求的覆盖前提下,通过识别并移除冗余测试用例来降低回归测试成本。对国内外已有的TSM研究成果进行综述。首先分别从源代码和模型两个角度出发,总结已有的TSM方法:从源代码角度出发,重点分析与总结传统TSM方法和考虑缺陷检测能力的TSM方法;从模型角度出发,重点分析与总结基于扩展有限状态自动机的TSM方法。然后对实证研究中采用的评测程序、评测指标和实证结论进行总结。随后总结了TSM方法在特定测试领域的应用,包括GUI应用测试、Web应用测试和缺陷定位等。最后展望了未来的可能发展趋势。     

基于多信号温度模型的机载电子板卡故障检测研究

对机载电子板卡的红外故障检测进行了深入研究,通过将机载电子板卡正常工作时的红外温度图像与故障时的进行对比,建立了系统的多信号温度模型,针对传统多信号模型的缺点,提出一种基于贝叶斯网络的建模方法,并给出贝叶斯网络模型的测试性分析方法与指标计算方法,得到模型相关矩阵并进一步进行故障诊断分析;结果证明该模型考虑了故障与测试之间的不确定因素,其计算结果更符合真实情况,为检测电子元器件故障及老化程度提供了一种有效途径.     

机载火控系统通用测试平台设计与实现

机载火控系统种类繁多,设备日益复杂且不断更新,对机载火控系统检测系统的开发速度和更新速度提出了更高的要求,通用测试平台能够实现测试设备的快速开发和同步更新,满足机务部队快速保障的需求;介绍了基于虚拟仪器技术和PC104总线的硬件通用平台的设计方法和基于测试模型的软件通用平台的设计方法;实践证明,该机载火控系统通用测试平台能够实现测试系统的快速开发和更新,且环境适应能力强,运行可靠,使用方便。     

EtherCAT技术在机载测试系统通信中的应用

随着航空工业的不断发展,以及机载电子系统的复杂化、高度集成化,对飞行测试提出了更高的要求,为了满足新一代飞机对机载设备的测试要求,构建了网络化的测试系统。以太网EtherCAT技术以其简单、高速、易于实现等特点获得了越来越多的研发人员的关注。在详尽介绍EtherCAT技术原理和协议形式的基础上,研究将EtherCAT总线应用于机载测试系统,通过对其源代码的二次开发实现了从站设备的自动识别与配置,应用中明显提高了机载测试系统测试参数的同步性、实时性、操作简单性和可靠性。     

飞机电源系统中典型功率器件健康状态预测技术研究

为掌握某型战机电源系统中典型功率器件对机载产品运行可靠性的影响程度,针对目前机载维修中功率器件失效导致的故障占比越来越高的现状,基于对接触器实际工作环境的分析,选取能表征接触器性能退化过程的特征参数,搭建了特征参数采集软硬件平台,并为2种型号的接触器分别制定了自动测试方案,实现对特征参数数据的实时采集。在此基础上,开展接触器三维建模和有限元仿真,最后构建了接触器的退化模型,即接触器超程时间和接触器寿命的数学模型,为后续新机中含类似器件的机载产品测试和修理提供了技术支撑。     

基于SCADE的形式化验证技术研究

针对软件开发中的一种软件验证技术——形式化验证技术进行研究,分析这种方法的原理和应用情况,并使用一个实例来说明这种方法在基于模型的软件开发中的使用方式,由这个过程可以看出,这种基于模型的形式化验证技术对于传统的软件验证方法来说是个有力的补充,对于一些高安全性的软件来说使用这种验证方式能有效提高软件的可靠性.     

A tool environment for quality assurance based on the Eclipse Modeling Framework

The paradigm of model-based software development has become more and more popular since it promises an increase in the efficiency and quality of software development. Following this paradigm, models become primary artifacts in the software development process. Therefore, software quality and quality assurance frequently leads back to the quality and quality assurance of the involved models. In our approach, we propose a model quality assurance process that can be adapted to project-specific and domain-specific needs. This process is based on static model analysis using model metrics and model smells. Based on the outcome of the model analysis, appropriate model refactoring steps can be performed. In this paper, we present a tool environment conveniently supporting the proposed model quality assurance process. In particular, the presented tools support metrics reporting, smell detection, and refactoring for models being based on the Eclipse Modeling Framework, a widely used open source technology in model-based software development.     

基于 RODON 的飞机发电机系统故障分析

传统的依靠人工或者信号分析的故障诊断越来越难以应对日趋智能化、复杂化的飞机电气系统,人工智能以及软件技术的发展,为这一难题提供了解决方案。按照基于模型的故障诊断原理,运用RODON故障分析软件,建立飞机发电机系统的定性仿真模型,对飞机发电机系统进行故障分析,验证运用基于模型的故障诊断方法进行故障分析的实用性和高效性。     

基于模型的方法在软件测试领域的应用与发展

伴随着软件在当今社会中扮演着日益重要的角色,在各类软件或系统的开发过程中,测试变得越来越重要.随着面向对象技术的广泛应用和软件测试自动化的要求,基于模型的测试(MBT)技术逐渐得到了软件开发和测试人员的认可和接受.尽管有许多国内出版物讨论了基于模型的测试技术,但还没有相关技术文章对MBT技术及工具的当前发展进行回顾与总结.文章对当前MBT技术的通用模型、测试用例生成方法、测试目标选择等MBT方法进行回顾,并对基于模型的自动化测试工具、应用实践进行了概述.最后,探讨了MBT技术的未来发展与研究方向.     

An empirical study of evaluating software development environmentquality

A study that evaluates new-paradigm-oriented software development environments which have been developed in the five-year formal approach to software environment technology (FASET) project is reviewed. For this study, a software environment evaluation technology based on a software quality evaluation process model defined in ISO/IEC 9126 has been developed. The evaluation technology has been applied to the R&D project at the middle and final phase of development. The evaluation results provide useful information to develop a widely acceptable evaluation technology and to improve the new-paradigm-oriented software development environments that are based on various specification methods: the algebraic specification method, function-oriented specification method, declarative specification method, natural-language-oriented specification method, diagrammatic specification method, state-transition-oriented specification method, and model-based specification method     

Model-based testing approaches selection for software projects

Selecting software technologies for software projects represents a challenge to software engineers. It is known that software projects differ from each other by presenting different characteristics that can complicate the selection of such technologies. This is not different when considering model-based testing. There are many approaches with different characteristics described in the technical literature that can be used in software projects. However, there is no indication as to how they can fit a software project. Therefore, a strategy to select model-based testing approaches for software projects called Porantim is fully described in this paper. Porantim is based on a body of knowledge describing model-based testing approaches and their characterization attributes (identified by secondary and primary experimental studies), and a process to guide by adequacy and impact criteria regarding the use of this sort of software technology that can be used by software engineers to select model-based testing approaches for software projects.     

基于用户操作的事件流模型构建方法研究

随着GUI的应用越来越广泛,GUI软件的功能性测试变得越来越重要,它是确保整个系统安全性、可用性和鲁棒性的重要因素。虽然测试人员对GUI软件的自动测试技术研究比较多,但基于模型的自动化技术却很少能用于实践中,关键原因是研究人员提出的模型在应用方面具有其局限性,更重要的是,构造模型是一个非常困难的过程。在手动测试不可或缺的情况下,提出了通过录制用户操作来构建事件流模型的方法,方法实现模型简单准确,通过模型可以生成大量有效的测试用例,提高测试GUI软件功能的充分性。     

A classification and rationalization of model-based software development

The use of model-based software development is increasingly popular due to recent advancements in modeling technology. Numerous approaches exist; this paper seeks to organize and characterize them. In particular, important terminological confusion, challenges, and recurring techniques of model-based software development are identified and rationalized. New perspectives are provided on some fundamental issues, such as the distinctions between model-driven development and architecture-centric development, code generation, and metamodeling. On the basis of this discussion, we opine that architecture-centric development and domain-specific model-driven development are the two most promising branches of model-based software development. Achieving a positive future will require, however, specific advances in software modeling, code generation, and model-code consistency management.     

An Algebraic Baseline for Automatic Transformations in MDA

Software evolution can be supported at two levels: models and programs. The model-based software development approach allows the application of a more abstract process of software evolution, in accordance with the OMG's MDA initiative. We describe a framework for model management, called MOMENT, that supports automatic formal model transformations in MDA. Our model transformation approach is based on the algebraic specification of models and benefits from mature term rewriting system technology to perform model transformation using rewriting logic. In this paper, we present how we apply this formal transformation mechanism between platformindependent models, such as UML models and relational schemas. Our approach enhances the integration between formal environments and industrial technologies such as .NET technology, and exploits the best features of both.     

基于MSC的网络游戏软件测试方法研究*

针对网络游戏软件测试方法研究方面的不足,结合基于模型测试方法和TTCN测试技术,对网络游戏软件可玩性的测试方法进行研究。采用MSC图作为网络游戏玩法建模工具,建立玩法测试模型;用TTCN-3核心语言对玩法测试模型加以实现;结合一个具体的网络游戏软件测试案例,给出上述测试方法和技术的解释。从理论角度验证了基于模型测试方法在网络游戏软件测试上的可行性;从技术角度表明了TTCN对网络游戏软件测试的有效性。