扩展SysML支持需求追踪模型的自动生成

安全关键系统广泛应用于航空、航天、核能、交通等领域,对安全性有着很高的要求。保障需求可追踪性是安全关键系统开发过程中的基本要求,也是各项安全性分析的重要前提。致力于建立需求与设计制品间的纵向追踪关系,采用模型驱动的方法来实现追踪模型的自动生成并实现追踪信息的图形化表达。首先通过配置文件的机制对SysML模型进行扩展,使用该扩展的SysML模型对需求以及设计制品进行建模用于捕获追踪信息。接着设计了一个追踪元模型用于表达以及存储追踪信息可供后期安全性分析使用,并使用模型转换技术实现从扩展的SysML模型到追踪模型的自动化生成。最后通过襟缝翼控制系统的案例来说明该方法的有效性。     

基于限定自然语言需求模板的AADL模型生成方法

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,本文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对本文所提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 andControl,GNC）进行了实例性验证.     

一种SysML模型到AADL模型的自动转换方法

安全关键系统的实现需要通过需求、设计、集成、验证和测试等多个阶段。近年来,模型驱动开发方法逐渐成为安全关键系统设计与开发的重要手段。由于还没有一个建模语言能够支持整个安全关键系统开发生命周期,因此选择集成使用2种广泛使用的标准语言:系统建模语言(SysML)和嵌入式实时系统体系结构分析与设计语言(AADL)。SysML和AADL提供了同一系统的2个不同视图,SysML模型为系统工程师提供了一个系统视图,AADL为架构设计师建立一个较低层次的设计视图,它结合了实现所有功能的硬件、操作系统和代码。提出一种SysML模型到AADL模型的自动转换方法。首先,定义SysML子集SubSysML,主要包括模块定义图(BDD)、内部模块图(IBD)、活动图(ACT)子集和从IBD和BDD扩展的AADL Profile;其次,定义SubSysML到AADL的转换规则并设计转换算法;然后,对生成的AADL初始模型进行精化;最后,使用EMF框架技术实现SubSysML到AADL的模型转换工具并通过雷达案例验证所提方法的有效性。     

一种面向领域自然语言需求的形式化需求模型生成方法研究

构造一个满足完整性、一致性且组织良好的需求制品是提高安全关键软件质量的重要方法.本文工作面向机载软件领域,设计一种从自然语言描述的条目化需求到形式化需求模型生成的方法;工作包括:分析航电领域的需求描述特征,从该领域的自然语言描述的条目化需求入手,定义一套面向领域的自然语言需求模板,综合考虑所采用的形式化需求模型(VRM...     

面向限定领域问答系统的自然语言理解方法综述

领域无关的自然语言理解(NLU)技术在最近的十年中取得了长足的进步,然而由于基础研究与现实应用之间存在着强烈的实际需求与当前处理能力不足的矛盾,因此很多通用技术还不能在现实的问答系统中得到有效使用。针对现有的需求,开发面向领域的自然语言理解技术显得非常必要。首先对开放领域与限定领域问答系统进行了比较,并对一些典型的面向限定领域问答系统的自然语言理解技术进行了分析,然后介绍了面向限定领域问答系统的自然语言理解技术的评测标准,最后总结了目前限定领域问答系统研究存在的主要问题及未来发展方向。     

基于SysML的无人侦察机需求描述方法研究

在装备论证与开发中,装备用户和研制设计人员间的需求描述往往难以沟通,造成研制工作的推迟和较大偏差.针对这种用户与研制方的需求交流障碍,借鉴SysML需求图建立武器装备需求描述的方法与步骤.主要分析了需求基本模型、需求导出模型、需求满足模型和需求验证模型等四类需求子模型.以无人侦察机需求为例,给出了基于SysML需求图对无人机顶层需求及其与设计参数之间的关系进行描述的方法.需求建模的结果表明,利用SysML需求图能够准确地对无人侦察机的需求进行描述,并且易于理解和操作.     

基于AADL的航天嵌入式软件Ada代码自动生成方法

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。     

安全关键软件术语推荐和需求分类方法

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...     

一种面向形式化表格需求模型的测试用例生成方法

现代安全关键性系统的软件规模和复杂性的快速增长给这类安全关键性软件系统的开发带来了很多挑战.传统文本文档的需求描述方法无法保证此类系统的开发进度和系统可靠性要求.为此文中提出了一种兼具可读性和可自动分析的形式化表格需求建模方法.文中介绍了一种针对这种表格模型测试用例的自动生成方法,工作包括对该形式化需求表格模型展开语义...     

一种B语言描述的需求模型到PIM的转换方法

MDA为软件的自动化构造提供了一种良好的途径,但是MDA更多地关注PIM到PSM的转换,却忽视了需求阶段对PIM精确性的影响。本文针对这种问题,首先对MDA的基本过程进行改进,提出对需求进行必要的形式化描述的思路,使得需求模型到PIM的转换变得更为容易,从而达到增强PIM精确性的目的;其次,通过对三种形式化语言的对比研究,发现B语言在需求模型的表示及转换方面具有优势,并结合例子展示了如何使用B语言对软件需求进行形式化描述;最后,本文结合模型转换框图,给出了B方法和类图的ecore元模型的图形化描述,进一步给出了用B语言描述的需求模型到PIM的基本转换规则,并借助JavaCC、JJTree和ATL插件等工具实现了需求模型到PIM的转换。     

任务型对话系统中的自然语言生成研究进展综述

任务型对话系统中的自然语言生成模块(ToDNLG)旨在将系统的对话动作转换为 自然语言回复,其受到研究者的广泛关注.随着深度神经网络的发展和预训练语言模型的爆发,ToDNLG的研究已经获得了重大突破.然而,目前仍然缺乏对现有方法和最新趋势的全面调研.为了填补这个空白,该文全面调研了 ToDNLG的最新进展和前沿领域,包...