[发明专利]基于形式化规则的飞行引导控制软件可靠性分析系统与方法

说明书

本发明涉及一种基于形式化规则的飞行引导控制软件可靠性分析系统，它包括飞行引导控制软件需求建模模块、飞行引导控制软件可靠性分析规则管理模块、飞行引导控制软件可靠性分析规则形式化描述模块和基于形式化规则的飞行引导控制软件可靠性自动分析模块，本发明围绕需求模型进行自动化遍历失效模式分析，充分识别需求中尚未明确或考虑的潜在逻辑分支，分析存在的安全隐患。提升软件可靠性分析工作的效率和质量，确保需求质量与完整性，保障软件可靠性水平满足飞行引导控制系统的研制要求。

技术领域

本发明涉及软件可靠性分析技术领域，具体涉及一种基于形式化规则的飞行引导控制软件可靠性分析系统与方法。

背景技术

随着计算机技术的迅速发展，软件已成为飞行引导控制系统的核心部件，完成数据解算、目标跟踪、指挥控制等重要功能。随之带来的问题是，软件失效成为导致系统危险的主要原因。因此，如何确保飞行引导控制软件的高可靠性与高安全性就显得十分重要。软件可靠性是指在规定条件下，规定时间内，软件运行不引起系统故障的能力，已经成为飞行引导控制系统质量核心要素之一。

飞行引导控制系统是包括网络、电子、软件的复杂混合体，主要使用无线电、光电等技术手段，生成目标引导指令，引导飞机按预定航迹飞行的专项技术。飞行引导控制系统要求在极短的时间内处理大量的信息并做出正确的决策与控制，一旦发生软件错误，会造成机毁人亡的严重事故，具有很高的安全风险。因此，飞行引导过程非常复杂。若软件可靠性工作不足，将导致飞行引导任务失败，飞机坠毁等事故、造成经济与资源重大损失，甚至人员伤亡。

软件可靠性分析通过对软件失效模式的识别与控制，提高系统可靠性水平，保证系统质量。美国麻省理工学院项目组对大量外场事故进行统计分析表明，绝大部分系统事故的原因都涉及到软件需求问题。高质量的软件需求应该是“分析出来的、设计出来的、管理出来的”，软件可靠性分析可确保软件正常需求与异常处理需求的充分性及准确性，是确保需求分析、设计实现、测试验证等工作效率和质量的重要途径。因此，软件可靠性分析对于飞行引导控制系统任务完成与运行安全具有重要影响。

飞行引导控制软件具有如下特点：1)实时性与控制精度要求高。飞行引导需要在短时间内对高速运动对象进行精准控制，稍许误差都将导致严重的后果，因此对数据传输实时性、算法解算精度要求较高；2)参与控制的交联设备多。与系统间信息交互关系复杂，数据量大且模式多样；3)对设备故障容错处理要求高。飞行引导控制过程的安全关键特性对软件容错设计提出更高要求，软件实时监视并响应飞行引导控制系统各设备的状态，确保飞行引导任务顺利完成；4)系统运行外部环境复杂多变。包括气象、白天黑夜、电磁干扰环境等，对飞行引导控制系统的运行安全带来重要影响。

由于飞行引导控制软件具有如上特点，其失效机理较为复杂。而传统软件可靠性分析技术(例如失效模式及其影响分析FMEA、故障树分析FTA等)偏重于对功能接口的静态遍历性分析，无法有效支撑研制人员识别具有动态特征的复杂失效模式，软件需求存在大量安全隐患。而软件测试技术侧重于验证需求的实现情况，不易发现需求不充分或不准确所引发的问题。传统分析验证技术的局限性，难以充分覆盖飞行引导控制软件外部异常输入激励，软件运行时会频繁出现失效，影响系统稳定运行，以及引导任务完成。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种基于形式化规则的飞行引导控制软件可靠性分析系统与方法，该新系统和方法可以围绕需求模型进行自动化遍历失效模式分析，充分识别需求中尚未明确或考虑的潜在逻辑分支，分析存在的安全隐患。提升软件可靠性分析工作的效率和质量，确保需求质量与完整性，保障软件可靠性水平满足飞行引导控制系统的研制要求。