摘要：目的准确地为老年人在智能家居产品的交互上提供良好的体验。方法从人机工程学的角度入手,构建了QFD/TRIZ集成模型并给出了具体的实施过程。首先,根据人机工程学所研究的内容获取了老年人的需求,并针对各种需求从老年人的生理、心理以及交互三个角度进行了归类;然后在需求的基础上,构建了适用于老年人的智能家居产品特性质量屋(HOQ),进一步分析了质量屋内部的关系矩阵,对冗余的产品特性进行了剔除以及合理修改,从而获得了基于老年人真实需求基础上的产品重要度特性。最后提取出了质量屋顶部自相关矩阵中的负相关特性问题,并在对其进行了TRIZ问题的转化后,利用TRIZ理论进行了设计阶段产品特性冲突的消除。结果QFD/TRIZ结合使用,不仅避免了产品设计初期需求获取的主观以及不合理因素,还能够对产品的功能、结构等适用性要求,进行针对性修改,为适老化产品的设计提供了明确目标。结论通过对适老化智能冰箱交互方面的分析和设计,提出了QFD/TRIZ集成模型应用于老年人智能家居产品设计的可行性。

摘要：随着嵌入式软件系统在汽车、核工业、航空、航天等安全关键领域的广泛应用,其失效将会导致财产的损失、环境的破坏甚至人员的伤亡,使得保障软件安全性成为系统开发过程中的重要部分.传统的安全性分析方法主要应用在软件的需求分析阶段和设计阶段,然而需求与设计之间的鸿沟却一直是软件工程领域的一大难题.正是由于这一鸿沟的存在,使得需求分析阶段的安全性分析结果难以完整而详尽地反映在软件设计中.其根本原因是:当前的软件需求主要通过自然语言描述,存在二义性与模糊性,且难以进行自动化处理.为了解决这一问题,面向构件化嵌入式软件,首先提出了一种半结构化的限定自然语言需求模板用于需求规约,能够有效地降低自然语言需求的二义性与模糊性;然后,为了降低自动化处理的复杂性,采用需求抽象语法图作为中间模型,实现基于限定自然语言需求模板规约的软件需求与AADL模型之间的转换,并在此过程中自动记录两者之间的可追踪关系;最后,基于AADL开源工具OSATE对所提出方法进行了插件实现,并通过航天器导航、制导与控制系统(guidance,navigation and control,简称GNC)进行了实例性验证.

摘要：安全关键软件变得越来越复杂,这类软件的形式化验证是一个具有挑战性的问题.本文针对火箭发射控制子系统实例,提出一种组合验证方法,该方法采用组合验证与模型转换相结合的方法完成对该系统的验证与分析.首先,使用体系结构分析与设计语言AADL对火箭发射控制子系统进行层次化构造系统的体系结构模型,将系统各个层次的组件需求形式化为组件契约,然后通过组合验证确保系统体系结构的正确性;其次,提出了AADL2UPPAAL的模型转换方法,然后基于UPPAAL对该模型中组件的功能行为进行验证与分析,确保组件的功能行为的正确性;最后,实现了AADL模型验证原型工具,支持基于AGREE的体系结构模型的组合验证和支持基于UPPAAL的组件功能行为验证,通过对火箭发射控制子系统案例的验证和分析表明本文所提方法的有效性与局限性.

摘要：同步语言具有确定性并行和精确时间语义等特性,因此被广泛用于设计和验证安全关键软件.随着安全关键领域应用多核处理器逐渐成为趋势,同步语言的多线程代码生成及其语义保持证明研究成为研究热点.目前,已有同步语言代码生成方法还较少考虑多线程代码生成的语义保持证明.因此,本文提出一种同步语言SIGNAL多线程代码生成的语义保持证明方法:首先形式化定义编译过程中源、目标、中间语言的结构化操作语义;其次形式化定义多线程代码生成过程;最后基于互模拟等价思想证明编译前后的语义一致性.

摘要：模型驱动开发方法逐渐应用于航空航天等领域的安全关键软件设计与实现中。体系结构分析设计语言(Architecture Analysis and Design Language,AADL)是一种标准化的嵌入式软件体系结构描述语言,通过建模、验证以及代码自动生成为安全关键软件的设计与实现提供完整支持。然而,工业界实际代码是运行在具有不同特性的目标平台上的,例如不同的软硬件体系结构和编程接口,而现有AADL代码生成研究主要是通过手工将自动生成的代码集成到平台当中,存在工作繁琐且易出错的问题。为此,本文提出一种基于AADL的航天嵌入式软件Ada代码自动生成方法。首先,给出卫星姿轨控系统的AADL建模;其次,给出AADL到平台相关的Ada代码自动转化规则;最后,给出代码生成原型工具,并对卫星姿轨控系统AADL模型所生成的代码进行航天编码规范检查,并运行在相关仿真环境中,验证了本文所提方法的有效性。

摘要：在航空、航天、交通、能源等安全关键领域中,软件的失效可能导致系统处于危险状态,从而导致财产损失、环境破坏甚至人员伤亡,如何保障这类软件的可靠性和安全性一直是学术界和工业界共同面临的难题.近年来,形式化模型驱动的安全关键软件设计与验证方法逐渐受到重视,并被认为是切实可行的重要手段.然而,形式化模型驱动开发方法的生命周期一般较少涉及需求阶段,主要原因是当前工业界的软件需求主要通过自然语言文本描述.而安全关键软件引起严重事故的问题链的最上端原因往往又是软件需求尤其是安全性需求的问题. AADL(Architecture Analysis&Design Language)是一种广泛应用于安全关键软件领域的建模语言标准.本文针对自然语言需求和AADL模型驱动开发方法之间还存在鸿沟的问题,研究基于限定自然语言的安全关键软件需求建模及AADL模型自动生成方法.首先,提出一种基于限定自然语言的需求规约方法,通过结构化的需求组织方式及受限的自然语言以减少需求表达中存在的二义性.其次,给出限定自然语言需求到AADL模型的自动转换方法.此外,本文给出一种结构化的验证性质描述模板,并自动转换到AADL组合验证附件AGREE(Assume Guarantee REasoning Environment) Annex,从而支持对AADL模型进行形式化验证.最后,在AADL开源工具环境OSATE中实现了原型工具,并基于航天导航制导控制子系统进行案例分析.

摘要：安全关键软件需求中的相关知识大多需要手工提取,既费时又费力。近年来,人工智能技术逐渐被应用于安全关键软件设计与开发过程中,以减少工程师的手工劳动,缩短软件开发的生命周期。文中提出了一种安全关键软件术语推荐和需求分类方法,为安全关键软件需求规约提供了基础。首先,基于词性规则和依存句法规则对候选术语进行提取,通过术语相似度计算和聚类方法对候选术语进行聚类,将聚类结果推荐给工程师;其次,基于特征提取方法和分类方法将安全关键软件需求自动分为功能、安全性、可靠性等需求;最后,在AADL(Architecture Analysis and Design Language)开源建模环境OSATE中实现了原型工具TRRC4SCSTool,并基于工业界案例需求、安全分析与认证标准等构建实验数据集进行了实验验证,证明了所提方法的有效性。

摘要：能源危机和环境污染是当今人类社会面临的全球性难题,减少二氧化碳(CO_(2))和其他温室气体的排放,实现碳中和是当务之急。以“能量的提供–储存–消耗–再提供”为目标的“人工生态循环”系统可以通过消耗CO_(2)获取物质和能源并实现循环利用,有助于缓解上述问题。气凝胶材料具有超高孔隙率、超大比表面积和超低密度等特性,其连续三维网络结构不仅能够提供丰富的电荷转移通道,而且可以作为载体来掺杂或负载各种有机或无机活性材料以获得催化性能优异的复合材料,在“人工生态循环”系统,包括光化学、电化学、储能材料等领域具有广泛的应用前景。概述了气凝胶材料在人工生态循环中光化学、电化学、人工固氮、储氢、热电材料等方面的相关应用,并对气凝胶材料的发展前景进行了总结和展望。

摘要：设计一种用于高速高精度流水线ADC的流水线ADC子级电路,采用伪随机序列控制子ADC电路中比较器阵列的参考比较电压。比较器的高低位被随机分配,消除某个比较器的固有失调对子ADC量化的影响,温度计码的伪随机性可以消除MDAC电容的失配误差对余量输出的影响。电路采用0.18μm 1P5M 1.8 V CMOS工艺,运用于12 bit 250 Msample/s流水线ADC电路中,实际测得流水线ADC电路的SNR为69.92 dB,SFDR为81.17 dB。

摘要：提出了一种基于SMIC公司0.18μm工艺、输出频率范围为1 GHz^3 GHz的低抖动电荷泵锁相环频率合成器设计方法。该设计方法采用一种新型自动调节复位脉冲的鉴频鉴相器结构,可以根据压控振荡器反馈频率自动调节不同的脉冲宽度,用以适应不同的输出时钟。仿真结果显示该器件能够有效降低锁相环频率合成器的抖动,其最大峰-峰值抖动为20.337 ps,锁定时间为0.8μs,功耗为19.8 mW。