航空机载嵌入式控制软件需求建模的形式化工程方法

嵌入式控制软件是现代航空飞行器的核心部件之一。构建软件需求的形式化规约精确地刻画人们对软件期望的功能和运行场景,是确保此类安全攸关软件质量的根本途径。在工业界,形式化需求建模的大规模应用尽管有成功的案例,但仍面临众多的困难。其根本性难点在于缺少一种系统化的工程方法来引导工业界软件实践者,从原始需求开始最终完成形式化需求规约,并能确认该规约真实、充分地反映了人们对软件期望的功能。针对上述挑战,提出了一种面向机载控制软件需求建模的形式化工程方法ACSDL-MV,以形式化方法为理论基础,结合软件需求工程的基本原理,引导工程人员从原始需求出发以演化式的过程逐步完成需求规约的构建;定制了航空控制软件的形式化描述语言ACSDL,用以构建形式化规约;为了确认软件需求规约准确、充分地描述了人们对软件期望的功能,该方法给出了基于图形的静态审查和基于模型的动态模拟技术。在航空发动机公司中的实验结果表明,该方法相比传统方法探测到了更多的潜在错误。     

基于通信的列车控制系统可信构造：形式化方法综述

基于通信的列车控制系统（communication based train control system,简称CBTC）已经成为世界范围内建造轨道交通信号系统的标准制式.CBTC采用更加灵活和精确的列车控制,并提供连续的安全列车间隔保证和超速防护,在很大程度上提高了轨道交通运输的效率和安全性.尽管CBTC能够精确地实施实时控制,但由于CBTC涉及计算、通信与控制这3个方面的实时协同,系统设计与实现异常复杂.由设计缺陷而导致严重的灾难、事故和损失屡见不鲜.作为一个典型的安全攸关系统,如何保证CBTC的可信构造已成为领域研发人员关注的焦点与面临的最大挑战.鉴于在软硬件领域的成功经验,形式化方法目前已被公认为是保障CBTC可信性的一种有效方案.围绕CBTC的可信构造,从其生命周期的3个重要阶段,即系统需求分析、设计建模与底层实现入手,针对CBTC在可信方面的典型特征,梳理分析了CBTC系统在可信构造方面面临的挑战、国内外研究现状和发展趋势,全面介绍了形式化方法在CBTC可信构造中扮演的角色.     

半翻转课堂的混合教学法 ——结合"嵌入式系统设计"教学的思考

针对嵌入式专业教学中线上与线下学习的关系,提出线上线下相结合的半翻转课堂混合教学法,并针对理论和实践学习的特点分别给出半翻转课堂的理论和实践教学系统,介绍以过程考核为基础的混合教学考核方法,通过一堂教学案例阐述如何将半翻转课堂混合教学法应用于线下课堂,最后说明半翻转课堂混合教学法的实践效果.     

轨道交通控制软件中基于场景的需求分析方法

针对轨道交通控制软件的形式化方法,在实际工程应用中存在形式化建模和系统级场景验证困难的问题。提出一种面向轨道交通领域的形式化建模和需求确认及验证方法。通过非形式化、半形式化到形式化规约三步演化过程,为形式化规约构建提供模板。在对需求的确认和验证中,根据形式化规范建立需求模型,导出相关图表,基于此检查领域专家关注的场景。同时制定场景描述规则,使场景可以在需求模型中正确执行。在此基础上,从特殊变量、效率、场景质量三方面对场景进行优化,更充分地验证需求的正确性。实验结果表明,对于典型车载控制软件,该方法较传统分析方法可多探测到10%的潜在缺陷,效率提升80%以上。