航天嵌入式软件静态分析技术

软件故障已成为航天系统失败的重要因素.源代码级程序错误仍是航天嵌入式软件中最突出的问题之一，数组越界、算术溢出、除以零、指针错误、数据竞争等问题仍经常发生.静态分析能够在编译时通过分析源代码来推断程序运行时性质，是提高航天嵌入式软件安全性与可靠性的一种重要技术.首先将分析航天嵌入式软件的代码特征及常见错误.在此基础上，介绍了适合于航天嵌入式软件错误检测的静态分析技术，包括抽象解释、符号执行、数据竞争检测等.然后，介绍了国内近年来在面向航天嵌入式软件的静态分析技术与工具方面的研究进展.最后，对未来发展方向做了简单展望.     

嵌入式软件智能合成框架及关键科学问题

程序合成是提高软件开发效率和质量的有效途径，也是计算机科学重要的前沿方向之一。首先，概述了程序合成方法的国内外研究现状及其存在的问题。在此基础上，提出了软件知识产权(intellectual property, IP)的概念和一种基于软件IP的嵌入式软件智能合成开发模式(IP-based embedded software intelligent synthesis, IPESIS)及其框架。最后，阐述了IPESIS需要解决的关键科学问题和主要研究内容。IPESIS通过定义领域需求描述语言，在更高的抽象层次上对目标软件进行刻画，以软件IP为粒度缩小程序搜索空间，采用机器学习等人工智能技术自动合成程序，有望突破现有方法的局限，进而实现嵌入式软件开发从手工编程模式到软件IP研发和基于软件IP的智能合成模式的转变。     

一种嵌入式软件安全漏洞的代码加固方法

软件定义的概念和技术的发展和应用，装备嵌入式系统的功能主要由软件定义完成，导致装备嵌入式软件规模性和复杂性都在急剧增加，软件安全问题已经成为嵌入式系统乃至装备产品研制和运行维护的核心关注点.借助主流软件代码安全性检测技术，对装备嵌入式软件的漏洞行为和结构分析，建立装备嵌入式软件漏洞特征和系统不安全行为属性规约，通过对软件属性规约的逻辑演算，形成软件安全性加固需求，提出基于安全规约属性模板的漏洞加固代码生成技术，对软件代码中潜在的安全漏洞进行修复和加固，实现装备嵌入式软件强制安全保障.     

一种软件脆弱性自动分析定位的方法

摘要： 为了更好地满足航空航天领域中使用的多种嵌入式软件的高可靠性要求，设计一种软件脆弱性自动分析定位的方法.该方法基于程序切片技术，改进现有的前向计算动态切片算法，利用动态程序切片收集程序运行时的动态信息，构造程序切片谱，设定相关统计量统计程序语句的脆弱性可疑度，生成脆弱性定位报告.在发现软件中存在的脆弱性后，该方法对导致此脆弱性的程序代码根源实现了自动分析定位.基于此方法设计开发了软件脆弱性自动定位工具并进行了实例验证分析，实验证明了该方法的有效性.     

航天嵌入式软件数组越界缺陷特征研究

根据统计,数组越界是航天嵌入式软件开发过程中出现最多且最容易被遗漏的缺陷类型之一.目前自动化检测数组越界多基于抽象解释、符号执行、程序模型检验等方法,这些方法在误报、漏报、可扩展性等方面的表现依赖于软件及缺陷特征.分析了近三年航天嵌入式软件第三方测试中发现的94个数组越界问题,从缺陷模式和缺陷表现形式两方面分析得出10项航天嵌入式软件数组越界缺陷特征,并提出对设计具体检测方法关键的若干启示.进一步基于这些特征和启示探讨了数组越界检测算法针对中断驱动型程序的改进方向.     

基于Eclipse的航天嵌入式软件集成 开发环境设计与实现

针对当前航天器软件研制过程中需要使用多种开发工具的问题,设计实现了集工程管理、代码编辑、语法检查、编译链接和调试测试于一体的航天嵌入式软件集成开发环境.研究成果已应用于航天器嵌入式软件的研发,缩短了软件研发周期并提高了软件质量,同时也为软件集成开发环境的研发提供借鉴.     

实时嵌入式软件测试输入的可视化建模

实时嵌入式软件仿真测试是一种目前应用较广的测试技术.文中根据实时软件及其输入的特点,结合在软件工程领域有着广泛运用的统一建模语言(UML),提出了一套基于输入类图、输入顺序图并辅以输入描述的测试输入可视化建模方法,在此基础上可以自动生成测试脚本或测试数据,用于驱动实时嵌入式软件测试的进行.      

基于Object-FMA的软件代码审查方法

针对传统代码审查方法中使用的检查单具有的两个不足:缺少从代码到检查单缺陷记录的映射方式,检查单记录的代码缺陷类型不全而导致审查时代码缺陷的遗漏,提出了一种将代码进行层次划分,并使用对不同层次代码对象进行失效模式分析来代替使用传统检查单的代码审查方法.此外,提出了一种对象失效模式分析方法(Object-FMA,Object Fail-ure Modes Analysis),用于系统地分析代码对象的失效模式,为不同层次的代码对象建立失效模式库.在某型号软件的代码审查中对该方法进行了实例应用,结果表明此方法提供了一种从审查代码对象到失效模式库的映射方式,提高了代码审查的效率,审查时不仅能发现传统检查单中记录的代码词法、语法和常见语义的缺陷,还能有效地发现代码中人为疏忽或算法设计错误而引入的代码缺陷.     

基于遗传基因算法的中子能谱解谱程序研究

中子能谱解谱是制约中子能谱测量技术发展的瓶颈。遗传基因算法是人工智能领域一种全局收敛算法。通过探讨遗传基因算法在中子解谱领域的应用，基于遗传基因算法开发了中子能谱解谱程序，在多球谱仪中子能谱测量中取得了较好的结果。利用多球谱仪测量了²⁴¹Am-Be中子源和²⁵²Cf中子源中子能谱，与ISO8529推荐的标准谱进行了比较，验证了遗传基因算法解谱结果的可靠性。     

深空探测人工智能技术应用及发展建议

深空探测任务的探测目标距离地球越来越远,测控延时逐步增大,并且目标的先验知识有限,在遥远、未知、不确定环境下开展科学探索对探测器的自主性能需求日益强烈。随着人工智能技术的快速发展并逐步实用,在深空探测领域中应用人工智能技术提高和改进航天器自主性也将成为必须和可能。简要介绍了人工智能技术的发展历程,分析了航天领域中人工智能技术的应用实例,重点结合规划的深空探测任务特点和应用场景,梳理分析了各具体任务对人工智能技术应用的潜在需求,并提出了对深空探测人工智能技术应用的一些看法和发展建议。     

材料基因工程加速新材料设计与研发

在未知材料化学成分和性能关系的情况下，通过传统的“试错-纠错”方法研发具有特定功能的新材料成本高且经常失败。随着人工智能和数据驱动的第四科学范式的发展，材料基因工程(MGE)已经成为材料设计与研发的新模式。综述了材料基因工程中高通量计算、材料数据库和人工智能方法的研究进展。介绍了材料高通量计算常用的框架和方法; 阐述了材料数据库在材料数据类型和数据标准两方面的发展现状和有待解决的难题; 总结了人工智能方法在材料关键基础问题中的应用。从高通量可视化计算方法、材料多类型数据库和可视化机器学习框架三方面重点证述了自主开发的多尺度集成可视化的高通量自动计算和数据管理智能平台ALKEMIE。展望了材料基因工程未来的发展趋势。      

面向源代码可信证据的航天软件可信度量评估方法

随着航天技术的迅猛发展，航天软件的功能越来越复杂，规模越来越大，对软件可信性的要求也越来越高.航天软件一旦失信，其带来的损失往往无法估量.从源代码证据入手，建立面向航天领域的嵌入式软件可信度量评估方法.结合航天领域特性，建立了面向C语言代码的可信证据规范，该证据规范区分关键证据与非关键证据以及可信正证据和可信负证据；提出一种面向源代码可信证据的航天软件可信性度量模型和可信性分级模型；最后通过将所构建的评估方法应用于NASA开源软件Core Flight Executive的可信量化评估，评估结果表明本文所建立的可信量化评估方法具有良好的有效性和实用性.     

驾驶员辅助系统

驾驶员辅助系统采用人工智能与常规数值计算相结合的技术,协助驾驶员决策。它是一种实时控制软件系统,对人工智能技术具有时间约束。本文讨论新一代战斗机对驾驶员辅助系统的需要,提出了它的功能划分、硬件配置和实时智能软件的设计要求与方法。     

NLFDS一体化仿真软件包及在FS中之应用

给出了一个工程型的非线性飞行动力学系统一体化实时仿真软件包。探讨了仿真建模时性的实现，介绍了一体化仿真功能，分析了实例的仿真应用，所得结果与理论解一致，表明软件包设计合理，可行实用，是一个多层次多任务高效率综合研究和检验ＮＬＦＤＳ特性的仿真工具，应用研究结果对飞机重装空投特性之预研有参考价值。     

基于共享内存的数据交换技术及其在ATE测控程序开发中的应用

以LabWindows/CⅥ为基础,介绍了基于共享内存的数据交换技术及其在测控软件开发过程中的应用.实践证明,利用这些方法可以大大提高测控软件的开发效率,降低因程序错误而导致的ATE硬件及UUT损坏的可能性.     

基于人工智能技术的雷达目标检测

强杂波背景下的目标检测是各国争相研究的热点，传统的雷达目标检测技术无法实现，人工智能技术的出现，其在目标识别和特征提取方面的独特优势，使得强杂波背景下的目标检测成为可能，利用人工智能神经网络的强大非线性预测能力对海杂波的非线性动力方程进行逼近，实现了对海杂波的非线性预测，提出了一种基于神经网络技术的强海杂波背景下的脉冲多普勒雷达导引头小目标检测方法，使得强海杂波背景下的目标检测能力有2 dB到6 dB的提升。