基于规则的机载软件验证活动专家系统生成方法

摘要

近年来,随着我国航空航天业的快速发展,机载软件的产业规模迅速扩大;嵌入式机载软件的开发和验证正逐渐成为工业界、学术界的研究热点。当前,机载软件要进入国际市场,就必须通过机载软件适航认证标准DO-178C的认证。在DO-178C规定的认证活动中,验证活动的工作占到60％以上。机载软件的认证、验收,需要相关专家进行多次检查、审核,并提出具体的整改要求,直至机载软件达到认证标准。这个认证过程通常需要耗费大量的人力、物力和时间。
　　本文在对DO-178C认证标准要求的验证活动进行分析研究后,将通过Prolog程序构建基于规则的专家系统,并将它应用到机载软件验证的测试和分析活动中。用擅长文本处理和正则表达式的Perl直接生成Prolog专家系统,方便了该专家系统的后期维护和实时更新。在验证活动的测试阶段,通过Perl脚本生成基于规则的Prolog专家系统,实现了验证活动规定的需求追溯。在分析活动中,引入故障模式和影响分析法(FMEA)专家系统,生成基于规则的FMEA树搜索Prolog专家系统,以实现对软件失效模式的查询和全面跟踪记录。
　　将由Prolog构造的专家系统使用在机载软件的开发过程中,能对机载软件需求进行实时追溯,以满足DO-178C对需求追溯的要求,并使得机载软件项目的相关负责人及时掌握软件开发过程中的变更需求或特定需求的状态和覆盖情况。通过采用Prolog的FMEA专家系统来进行验证的分析活动,可以定位出具体的失效模式和危害等级,为机载软件项目的后续任务提供经验总结和处理措施。从而,在保证机载软件质量的同时,使其能以较低的资源成本通过DO-178C的适航认证,让企业开发的机载软件能够参与到国际市场的竞争。

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第一章 概 述

1.1 研究背景

1.2 研究内容和目标

1.2.1 研究内容

1.2.2 研究目标

1.3 研究方法和关键技术

1.3.1. DO-178C中验证活动的相关理论

1.3.2 构建基于Prolog的专家系统

1.4 论文结构

第二章 机载软件的通用验证活动

2.1 机载软件和安全关键系统

2.1.1机载软件与DO-178C

2.1.2 安全关键系统

2.2 DO-178C的验证过程

2.2.1 验证活动的目标和要求

2.2.2 验证活动的分类和方法

2.3 小结

第三章 Prolog专家系统的开发环境和方法

3.1 Prolog语言和SWI-Prolog开发环境

3.2 验证活动中的专家系统

3.3 小结

第四章 生成基于规则的机载软件验证活动专家系统

4.1 需求可追溯性

4.1.1 生成需求追溯的Prolog事实和规则

4.1.2 需求覆盖结果分析

4.2 生成FMEA的Prolog树搜索

4.2.1 生成FMEA的Prolog程序

4.2.2 FMEA的Prolog运行结果分析

4.3 小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文