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。     

基于不可满足原因的最小纠正集求解

布尔公式的最小纠正集MCS是子句的集合。对于一个不可满足公式,移除MCS后,所得到的新公式可满足。任一MCS中的子句保留在公式中,所得到的新公式不可满足。通过求解MCS 并调整约束集合,能够求解最小不可满足核心、MaxSAT 问题和最大（小）可满足解问题;还能够应用于故障定位、模型检查配置优化等实际问题中。 提出了一种基于不可满足原因的MCS求解算法,实现了相应的CUC工具。通过与目前最好的MCS求解工具LBX进行比较,得到了CUC性能优于LBX的结论。CUC比LBX平均多解出5%（65个）的公式。对于CUC和LBX均可解出的公式,CUC的平均求解时间比LBX快2.5倍。     

基于Event-B的航天器内存管理系统形式化验证

内存管理系统位于操作系统内核的最底层,为上层提供内存分配和回收机制.在航天器这类安全攸关的关键系统中,其可靠性和安全性至关重要,必须要考虑到强实时性、有限空间限制、高分配效率以及各种边界条件约束.因此,系统通常采用较为复杂的数据结构和算法来管理内存空间,同时需要采用非常严格的形式化方法来保证航天器这类安全攸关系统的高可信性.对复杂内存管理系统的形式化验证也会较之前的验证工作带来更多难题,主要体现在：内存管理模块中的复杂数据结构的形式化描述;操作的规范语义;行为的建模;内部函数的规范及断言定义与循环不变式的定义;实时性验证等方面.本文拟针对这些问题,深入分析实际的航天器操作系统内存管理系统的特性;探索基于分层迭代的语义描述与验证的一般性方法与理论,并应用这些理论方法,来验证一个具有实际应用的航天嵌入式操作系统的内存管理系统.本文研究成果有望被直接应用于我国新一代的航天器系统上.     

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.     

一种面向控制软件需求分析的方法

设计航天控制系统是一个复杂的过程,涉及需求设计、编码、测试等一系列的流程,若能在需求设计阶段发现错误,那么能减少不少的工作量.针对这一问题,提出了一种分析控制软件需求的方法和一个名为SP-ARDL的建模语言,并制作了一套SPARDL工具.SPARDL可以描述周期性的控制系统,首先将需求文档转换为SPARDL模型,且提供了图形化的表示方法;然后运用原型生成技术去仿真系统的行为,进一步分析需求的准确性.最后以一个案例表明了用SPARDL分析一个简单的航天控制系统需求的有效性.     

半翻转课堂的嵌入式系统设计课程混合式教学模式

基于嵌入式系统设计课程知识点多、硬件型号繁多、结构差异、软件与硬件结合紧密的特点,分析理论教学与实践教学中的问题、主动学习与被动学习的关系,提出半翻转课堂、立体化的课程混合式教学模式,给出教学指导方法,介绍教学内容的组织和课堂活动的实施过程,最后点明课程教学的特色与创新之处.