摘要：嵌入式系统在航空、航天、核能及交通等安全攸关领域中的广泛应用,使得保障其安全性至关重要.需求可追踪是安全攸关领域标准的基本要求,也是安全性分析与保障的重要前提.当前可追踪性的研究主要集中在需求与代码之间,缺乏需求与设计间可追踪性的研究,而且建立的追踪信息精确性和完整性不高,无法有效地应用于安全攸关领域.针对这一问题,该文提出了一种基于谓词逻辑的需求追踪方法,可以实现嵌入式系统需求内部横向追踪关系和需求与系统设计间纵向追踪关系的自动推导与检验,并通过两种广泛使用的标准语言SysML和AADL分别对系统需求与设计进行建模.首先,定义了一个基于谓词逻辑的形式系统描述制品间的追踪信息,分别给出了SysML需求的横向追踪关系和纵向追踪关系的语义,然后,基于语义模型给出了追踪关系的自动推导与检验规则,用以建立精确、完整的需求追踪关系,基于这些追踪关系可以有效地支持嵌入式系统的安全性分析以及系统的维护与演化.最后,通过一个案例分析说明了该文需求追踪方法的有效性和可行性.

摘要：随着嵌入式软件在安全关键领域广泛应用,系统可靠性随着其规模、复杂度和性能需求的不断提升而愈显重要。结构分析设计语言AADL是应用于嵌入式领域的体系结构建模、分析和验证的重要手段。由于AADL是一种半形式化模型,需要精确描述其语义才能进行定量分析。提出一种基于AADL的系统可靠性建模方法。首先,结合AADL模型和AADL错误模型附件,得到AADL可靠性模型;然后,提出一种模型转换方法,将AADL可靠性模型的基本元素和错误传播等特殊元素转换到交互式马尔科夫链模型IMC,进行可靠性定量分析;最后,结合法国空中交通控制系统的实例,证明该方法的可行性和有效性。

摘要：DO-333是对机载软件安全性标准DO-178C关于形式化方法的补充,为机载软件开发过程中形式化方法的使用提供指导。模型检验作为一种形式化方法,可以应用于对软件需求和设计阶段制品的严格验证。基于DO-333,使用模型检验对飞控系统中襟缝翼控制单元不同阶段的软件制品进行验证与分析,判断其是否满足DO-178C的相关验证目标并提供证据支持。首先,对控制单元中襟翼与缝翼必须互斥更新的高级需求进行规约和验证;其次,对单个机翼控制逻辑的低级需求进行规约和验证。通过以上验证与分析,分别为标准中关于高级和低级需求的验证目标提供证据。文中展示了模型检验在一个机载软件认证中的应用实例,该工作将为机载软件的安全性保障和适航认证提供技术支持。

摘要：信息化社会中人们对软件可信性的要求越来越高,传统的测试技术已经不能充分保证系统的安全性,基于模型的形式化验证技术成为解决此类问题的重要途径。SPIN作为典型的模型检测工具,在学术界和工业界都得到了广泛应用。在Eclipse平台上设计并实现了一个基于SPIN的易扩展的模型检测环境ESpin,通过一个优化了的代码分区算法和可迅速支持SPIN升级的文法分析器,构造了一个高效、易扩充的Promela编辑器。编辑器除了支持Promela的全部语法规则外,还提供了包括实时语法反馈、关键字高亮、大纲视图、代码折叠、代码提示、代码补全在内的多种功能,提高了复杂模型的建模效率。ESpin还为用户提供了多种运行模式和特有的向导、配置界面,简化了SPIN的操作过程。

摘要：嵌入式软件在安全关键领域的广泛运用使得保障软件安全性成为工业界和学术界关注的重要课题.抽象解释作为一种形式化方法为程序变量的数值分析提供了一种通用框架,八边形抽象域是抽象解释的一种关系型数值抽象域,可以表示两个变量间的数值关系.基于八边形抽象域设计了一个对程序变量进行数值分析的原型工具,并利用此工具对襟缝翼控制系统的安全性展开研究,包括:利用抽象解释框架对襟縫翼系统的中断驱动进行建模;通过迭代计算程序中各个节点的数值不变式,检测程序中与数值相关的错误;根据分析结果对产生错误的代码进行定位.本文将抽象解释理论应用到航空控制软件的安全分析中,并提供了一种对程序中数值变量进行自动化分析的途径.