[发明专利]一种系统体系结构错误行为验证方法及装置

说明书

本发明提供一种系统体系结构错误行为验证方法及装置。该方法包括：使用架构分析与设计语言AADL建立系统的组件错误行为模型，所述组件错误行为模型为包含组件错误注释的系统体系模型；将所述组件错误行为模型映射为层次自动机模型，所述层次自动机模型为形式化模型；使用Promela语言描述所述层次自动机模型；将所述Promela语言描述的层次自动机模型和线性时序逻辑定义的待验证安全属性输入模型检测工具Spin进行验证，确认所述系统体系模型是否具备验证的安全属性。本发明解决航空电子系统体系结构安全性评估过程中组件故障影响分析正确性难以保证的问题。

技术领域

本发明涉及航空设计领域，尤其涉及一种系统体系结构错误行为验证方法及装置。

背景技术

机载电子系统的安全性是指系统具有的不导致飞行人员和乘客伤亡、机载设备和飞机损坏、财产损失或不危及人员健康和环境的能力。针对设计的系统体系结构，如何高效地对故障影响和处理进行分析和验证，提升安全性评估的准确性和效率是该领域亟待解决的热点问题之一。

航空电子系统是安全关键系统，系统内嵌入式软件、硬件平台以及控制的机械系统之间交互复杂。针对飞机及机载系统、软件、硬件的开发过程的安全性要求，国际自动机工程师学会(Society of Automotive Engineers International,SAE International)发布了民用飞机机载系统和设备安全性评估过程指南和方法(编号SAE ARP4761)。标准中将安全性评估过程作为系统开发流程的一部分，包括功能危险性评估、初步系统安全性评估、系统安全性评估、共因分析等环节。评估过程从概念设计开始，识别与执行飞机功能的系统相关的危害，并推导出安全性需求，验证设计满足安全性需求后结束。过程中常使用故障模式影响分析(Failure Mode Effects and Analysis,FMEA)、故障树分析(Failure TreeAnalysis,FTA)等方法进行系统各组成部分的故障及其影响进行评估，上述传统方法的分析过程较为复杂且有大量重复工作，主要依靠设计人员对设计文档和系统模型的经验分析。对于复杂的航空电子系统，包含大量的交联组件，且子系统间相互耦合，人工分析方法工作量大，过程会发生故障遗漏或交互关系混淆，难以快速、准确地得到分析结果和迭代架构设计。

发明内容

发明目的：解决航空电子系统体系结构安全性评估过程中组件故障影响分析正确性难以保证的问题。

第一方面，提供一种系统体系结构错误行为验证方法，包括：

使用AADL建立系统的组件错误行为模型，所述组件错误行为模型为包含组件错误注释的系统体系模型；

将所述组件错误行为模型型映射为层次自动机模型，所述层次自动机模型为形式化模型；

使用Promela语言描述所述层次自动机模型；

将所述Promela语言描述的层次自动机模型和线性时序逻辑定义的待验证安全属性输入模型检测工具Spin进行验证，确认所述系统体系模型是否具备验证的安全属性。

进一步的，所述使用架构分析与设计语言AADL建立系统的组件错误行为模型，包括：

使用AADL描述系统的体系结构，得到体系结构模型；所述体系结构模型包括各组件及其之间的联系；

使用错误模型附件对所述体系结构模型中各个组件的错误类型、引发错误的事件、错误传播及错误相关信息进行注释，得到所述组件错误行为模型。

进一步的，所述将所述组件错误行为模型映射为层次自动机模型，包括：

将组件错误行为模型转换为顺序自动机；

根据所述系统组件之间的连接关系将所述顺序自动机组合为层次自动机。

进一步的，所述使用Promela语言描述所述层次自动机模型，包括：