[发明专利]一种适用于航电系统的安全需求建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种需求建模的方法，更特别地说，是指一种适用于航电系统的安全需求建模方法。

背景技术

软件安全性（software safety）是关于软件所控制的系统始终处于不危及人的生命财产和生态环境的安全状态的一种性质。尤其是对于航空航天等需要高安全性的嵌入式实时软件而言，随着系统中软件所占比重的逐步增大，软件失效可能引起的后果也越来越严重。为保证系统的安全性，需要在需求分析阶段对系统的安全性进行描述和分析。

需求建模是软件需求工程中的一项重要的活动，需求工程师通过采用不同的建模方法识别、理解、挖掘需求提供者对系统的期望，从而构建软件系统的结构模型，行为模型，或者其他各种对展示待开发软件的不同特性的模型。建模方法在这个活动中占了重要的作用，采用不同的建模方法意味着从不同的视角去看待软件问题，如何从对整体系统的期望中推导出对软件系统本身的期望，去展示软件系统如何行为并在软件加强型系统中如何起到它的作用。参见2008年7月第一版《软件需求工程：原理与方法》第50页，金芝等编著。

在目前的需求建模方法中，主要使用的描述手段和技术是自然语言、图形符号语言和形式语言等。从实用性角度来划分有：结构化的需求建模方法和面向对象的需求建模方法。

面向对象方法的技术路线包括有需求工程、软件设计和软件实现；其中，需求工程有需求获取和需求分析。面向对象方法首先从需求的源头（主要是用户）进行需求的获取，组织需求信息的用户描述，建立用例模型。在得到用户需求的完整、准确理解之后，面向对象方法就开始考虑软件的实现机制，进行软件设计。2009年4月第1版《需求工程－软件建模与分析》第315页，骆斌主编。

综合模块化航空电子系统（Integrated Modular Architecture，IMA，简称航电系统）的软件包括操作系统、应用程序、数据库、网络、人机界面等应遵循统一的系列标准、规范研制开发，软件的可重用、标准化、智能化、可移植性、质量、可靠性等都应列入表征软件技术的特征参数之中。

发明内容

为了使所需构建的航电系统软件具有较高的安全性需求，本发明提供一种适用于航电系统的安全需求建模方法。本发明的建模方法应用RUCM中的用例元模型UCMeta对参与者Actor和用例Use Case进行安全扩展，实现所需构建的航电系统软件的需求建模的描述；引述DO－178B标准与现有航电系统软件进行安全缺陷识别；通过本发明设计的安全需求模型能够为航电系统的软件设计提供完整无二义的需求描述。

本发明的一种适用于航电系统的安全需求建模方法，具体地有下列步骤：

步骤一：建立安全需求的领域概念模型；

依据RTCA/DO－178B标准对现有航电系统软件进行安全识别创建得到领域概念模型；

步骤二：构建基于UCMeta元模型的航电系统的图形扩展；该航电系统的图形扩展是依据步骤一得到的安全需求的领域概念模型对UCMeta元模型进行扩展而得到；

步骤三：构建基于RUCM描述模板的航电系统安全需求模板；该航电系统安全需求模板是在RUCM描述模板上进行添加相关项得到。

在本发明中步骤二中，将领域概念模型转换为UML Profile，对RUCM的元模型UCMeta中进行安全扩展；在Actor中进行细化，对Use Case进行安全性扩展建立Safety Use Case；分析领域概念模型，确定出安全需求的描述模板以及限制规则和关键字的使用；扩展RUCM描述模板进行安全需求描述，添加10条安全描述规则和若干关键字以保证RUCM的描述完整、准确、无二义性；扩展后的UCMeta创建支持安全需求描述的Use Case Diagram，同时用户通过每一个Use Case都进行了完整准确的功能描述和安全需求描述。

本发明安全需求建模方法的优点在于：

①本发明针对高安全性的航空嵌入式系统，对安全标准DO-178B进行了深入学习并创建了相应的安全模型，从而可以在软件需求阶段对安全需求进行建模。

②本发明针对航空嵌入式系统的安全需求建模，扩展了标准RUCM的UCMeta。UCMeta是RUCM方法的元模型，它是使用MOF（Meta Object Facility）定义的。通过领域分析对UML标准Use Case Diagram中的模型元素Actor和Use Case进行细化和安全扩展从而可以支持进行图形化的安全需求建模。