基于模型驱动的航电系统安全性分析

针对综合化航空电子系统安全性分析存在的失效模式完备性和动态失效问题以及数据一致性问题,将航电系统分为应用操作层、功能层和资源层3个层次,采用形式化方法分别对每个层次进行建模,利用模型转换技术实现3个层次之间的语义转换,确保语义的一致性。利用AADL语言对系统应用操作和功能层建模,实现对应用操作模式完备性检查,利用AltaRica语言对系统的异常行为建模,实现对系统的动态失效问题分析。本文以飞机自动驾驶系统为例,利用AADL建模工具Osate实现对应用操作模式的分析,借助于基于AltaRica语言的SimFia工具对其安全性进行分析,结果验证了所提出方法的有效性和实用性。     

基于模型的航电系统研发方法研究

为满足航电系统的结构越来越复杂、系统综合化程度越来越高的需要,提出了基于模型的航电系统研发方法.详细介绍了自顶向下的模型化系统设计、自动化系统的实现以及基于模型的系统仿真和测试方法.通过实际项目的应用和验证,基于模型的航电系统研发方法能够有效地加快设计迭代速度,减轻人工编写代码的工作量,提升研发团队的协同开发能力.     

模型驱动的嵌入式系统设计安全性验证方法研究

基于模型的嵌入式系统安全性分析与验证方法是近年来在安全攸关系统工程领域中出现的一个重要研究热点。提出一种基于模型驱动架构的面向SysML/MARTE状态机的系统安全性验证方法,具体包括:构建了具备SysML/MARTE扩展语义的状态机元模型,以及安全性建模与分析语言AltaRica的语义模型GTS的元模型;然后建立了从SysML/MARTE状态机模型分别到时间自动机模型以及AltaRica模型的语义映射模型转换规则,并基于AMMA平台和时间自动机验证工具UPPAAL设计实现了对SysML/MARTE状态机的模型转换与系统安全性形式化验证的框架。最后给出了一个飞机着陆控制系统设计模型的安全性验证实例分析。     

基于Markov模型的系统安全性和可靠性分析

建立了二乘二取二系统状态转换的Markov模型,研究了失效率、维修系数、故障检测覆盖率等参数对二乘二取二系统的安全性、可靠性和可用性的影响,证明分布式二乘二取二系统具有更高的可靠性、安全性。     

综合航电系统信息安全性设计

在飞行器航天器产品中安全性、可靠性是最重要的性能指标,它是综合化航电系统设计者的宗旨。综合化航电系统的安全性范围很广,它涉及飞机安全、人身安全、任务安全、信息安全、网络安全、设备安全等诸多方面。着重对综合航电系统中信息传输保密技术、数据存储保密技术、访问控制技术作了设计论述。目的是为综合航电系统的机载综合核心系统提供安全支撑平台。     

基于静态污点分析技术的软件内核驱动安全性检测

由于软件内核驱动运行在内核态,对其进行安全性检测需要与传统用户态软件不同的方法。通过对真实内核驱动漏洞的分析,总结其漏洞模式,针对性地提出一种检测方法。采用静态污点追踪技术,对内核函数进行收敛状态约束的计算求得其状态不动点,检测用户态下输入污点参数在内核Dispatch例程内的传播情况,判定是否存在内核驱动漏洞。通过对多款知名杀毒软件内核驱动的真实测试,发现四个未公开的内核驱动漏洞,验证了该检测方法的有效性。     

基于航电系统架构模型的安全性分析工具的设计与实现

航电系统作为安全关键系统,必须对其进行共模分析和区域安全性分析,以满足系统的隔离性需求。随着航电系统综合化程度的提高,传统的共模分析和区域安全性分析方法主要依赖于分析人员对系统的理解程度,无法确保隔离性需求的完整性。同时由于安全性分析人员与系统设计人员对系统的理解不同而导致系统需求难以追溯,尤其在设计方案频繁变更的情况下,会出现安全性分析结果不准确、不一致的情况。针对上述问题,设计并实现了一种基于航电系统架构模型的安全性分析工具,通过采用物理架构中数据信号路径追溯的方法自动完成故障树建模,并基于此故障树完成共模分析和区域安全性分析,得出共模检查单和区域隔离性需求。以某飞机驾驶舱显示系统为案例的实验结果表明,该工具能对SysML语言描述的航电系统架构模型进行故障树自动建模,并能对需要隔离的系统组件进行标记,确保了共模分析和区域安全性分析结果的完整性。     

基于STAMP的形式化安全性分析

传统的安全性分析方法用于分析由失效引起的事故能够起到很好的作用,但是目前大多数事故是由于部件间异常的交互引起的,应用传统的分析方法已经力不从心了。因此给出基于STAMP(System-Theoretic Accident Modeling and Process)的形式化安全性分析方法。首先介绍基于STAMP的安全性分析原理及分析步骤,形式化分析工具NuSMV及CTL语言;然后提出应用形式化方法进行基于STAMP的安全性分析的方法;最后,结合温控系统对方法进行了实例验证。     

基于功能模型的飞控系统安全性设计技术研究

为了确保飞控系统的安全可靠,提出一种基于功能模型的飞控系统安全性设计方法.首先,以需求为牵引,结合飞机的使用场景和性能,实现飞控系统的功能设计;然后,基于安全性设计理念,从系统功能的失效出发实现系统架构的余度设计,同时针对传统方法仅关注系统本身的故障组合分析,存在局限性、滞后性等问题,提出了基于网络化方法开展飞控系统故障推演的功能模型方法;最后,通过应用结果表明了本文所提方法的有效性和可行性.     

基于SysML的航电系统架构安全性评估方法

针对现有系统安全性分析方法中安全性分析与航电系统架构设计过程无法融合的问题,提出基于SysML的航电系统架构安全性评估方法。首先在EA中基于SysML建模语言建立系统架构模型;然后利用XML解析技术从中提取系统关键信息,并建立故障树模型对其失效概率与区域安全性等进行分析,得到安全性评估结果;最后基于SysML语言对IMA架构下的显示系统进行架构设计和安全性评估,评估结果验证了所提出安全性评估方法的有效性。      

基于AADL的航电构型控制系统的建模分析

针对航电系统的不同构型仿真、系统加改装的验证,为了使构型控制系统可以根据应用需求可靠转换,以满足系统结构能够可靠重构的需求,采用先进的建模语言AADL(结构化分析设计语言)完成了对航电构型控制系统的建模设计。结合AADL对航电构型控制系统进行了详细的分析,展示了该系统的特征与关键技术,体现了此系统的工作原理与内部结构。该模型可以表达系统的功能与非功能约束,实现了系统级的组件建模策略,层次化地描述了系统的架构。     

航电武器系统精度评估研究

针对航电武器系统完成空空和空地任务精度评估的需要,对航电武器系统评估系统进行了方案设计,建立了航电武器系统基于统计的评估数学模型、基于粗糙集神经网络算法的评估数学模型,设计并实现了航电武器系统评估软件。运用该软件对航电武器系统进行评估研究,根据不同的评估信号采用不同的方法进行评估,仿真结果表明,算法是合理和有效的。评估系统已成功应用于航电武器系统的辅助设计、系统综合、性能在线测试、靶试评估和故障定位。     

基于模型检查技术的信息系统生存性研究

在运用Jha方法进行信息系统生存性研究时,没有分析不同攻击场景与系统节点失效之间的关联性,也未考虑系统提供多个服务情形下的生存性分析。针对上述问题,提出运用模型检查技术评价系统生存性的改进算法,建立多攻击场景、多个服务情形下系统生存性的计算模型,实例分析证明其具有较好的适用性。     

基于IMA平台的嵌入式软件设计模型仿真及实时性分析方法

如何确保机载软件满足其实时性需求一直是一个引人关注的研究问题。根据工业界的报告结果,缺陷发现得越早,用于修复缺陷以提高机载软件不超时的可能性的代价就越小。对于运行在由ARINC653标准所描述的综合模块化航电系统(IMA)上的机载软件可采用以下方法:将机载软件的设计模型(UML模型)转化成仿真模型(Simulink模型),通过在Simulink平台上运行仿真模型来发现潜在的实时性问题。由于机载软件可能与IMA平台之间具有大量的交互(例如接口层和操作系统层)用来申请使用资源或者与其它的应用程序进行通讯,因此设计了一个仿真内核来仿真IMA平台的行为。最后,使用一个工业案例来论证上述方法的有效性。     

基于白化权函数聚类法的航电系统效能评估

航空电子综合系统是作战飞机的神经中枢,准确评估航电系统的效能对我国航空电子技术的发展具有重要意义。为了用灰色白化权函数聚类法对基于1553B总线的航电系统进行效能评估。首先将1553B总线负载、延迟时间、总线使用效率三项指标分为优、良、中、差四个灰类,综合各指标的白化权函数和其隶属于不同灰类的权重得到航电系统聚类系数向量,然后由该向量中的最大聚类系数所属灰类来确定该航电系统的灰类等级。灰色白化权函数聚类方法为航电系统的设计和效能评估提供了重要方法和理论依据。     

基于场景分析的系统形式化模型生成方法

采用形式化方法对系统的安全性进行分析与验证,是构造可靠安全软件系统的一个重要途径。当前的形式化安全分析方法,面临着系统的形式化建模难的问题。以铁路车站联锁系统中基本进路建立为例,提出基于场景分析的系统形式化模型生成方法。该方法首先采用OCL前/后置条件分析法对UML时序场景作一致性分析,然后将UML时序图中对象交互的行为序列转换成FSP进程代数模型,进而得到系统的形式化模型。该方法为系统的形式化建模提供了新思路,从安全质量方面改善了安全苛求软件的设计与开发,丰厚了基于模型的软件形式化开发方法。     

基于时间Petri网的综合航电系统时序验证分析

综合航电系统是一种对可靠性、实时性要求非常高的嵌入式应用系统。为了解决针对复杂应用场景下综合航电系统的处理时间和工作时序预估较困难、且计算自动化程度不高等测试验证问题,提出了一种基于时间约束Petri网的综合航电系统时序验证和分析方法。给出了时间约束Petri网的形式化定义,分析了综合航电系统工作流程中各节点的时间属性,通过引入时序约束路径的概念,并提出了时序推理算法。通过在仿真算例中进行计算并对比实际运行数据,结果表明该方法在针对综合航电系统运行时序的验证分析方面具有有效性。