人工智能技术在嵌入式代码审查中的应用与展望

代码审查是航天嵌入式软件开发中的重要环节.近年来,随着嵌入式软件开发需求的增多,传统以人工为主的代码审查方法逐渐不能满足快节奏的软件开发流程.为了减轻审查人员的压力,提升审查效率,研究者们逐渐将目光转向以深度学习技术为首人工智能领域,尝试寻求技术上得突破,以开发更智能的审查系统.本文对近年来人工智能技术在代码审查及程序理解中应用的相关工作进行了归纳总结.首先简要介绍了嵌入式代码审查工作目前面临的困境及解决方案.然后引出了代码审查中的一项重要活动,即程序理解.并详细阐述了目前基于人工智能的程序理解在代码审查中的应用情况.最后根据相关领域的发展情况,对未来代码审查的发展方向作了进一步的探讨.     

基于扩充Modelica的复杂系统多层次并行仿真

为提高复杂系统多学科建模仿真效率,弥补现有多领域统一建模仿真语言(Modelica)不支持并行的缺陷,提出了一个面向复杂系统建模仿真的多层次并行仿真框架,从仿真任务级、实体级和模型级3个应用层次上充分发掘仿真系统的并行性.将MPI(Message Passing Interface)/OpenMP中的并行元素加入Modelica语言,并通过所提出的代码映射机制将Modelica文本转换为支持并行编程的高级代码(C++),再利用一定的任务分配机制将高级代码在多层次并行平台(多核集群)上高效执行.针对某典型军事复杂系统优化迭代过程进行仿真实验,结果表明上述多层次并行仿真方法能大幅提高仿真效率.     

引入缺陷的细粒度软件变更识别方法

软件开发过程中,缺陷通过变更引入软件系统。为提高缺陷发现效率,降低人工审查成本,提出一种引入缺陷细粒度变更自动化识别方法。该方法基于机器学习分类思想,将细粒度变更作为实例,从时间、地点、内容、意图以及人员5方面构造特征集;采用程序静态分析与自然语言语义分析相结合的方法挖掘软件历史库,自动化构建细粒度变更实例;使用软件历史中的细粒度变更实例训练分类器,从而识别新的细粒度变更是否引入了缺陷。在实际软件系统上运用成本有效性评估策略验证方法有效性。结果表明相比于文件和事务粒度的引入缺陷变更识别方法,该方法可显著降低人工审查成本。     

基于本体的软件需求缺陷模式应用

提出软件缺陷模式的概念,给出其正交属性、说明及需求缺陷模式产生模型.对领域相关需求缺陷模式进行本体描述,并着重分析其发生的直接场景.直接场景能够帮助测试人员熟悉用户的实际使用情况及现实系统的各种行为和目的,并能指导审查和测试过程.通过实例应用证明了基于需求缺陷模式直接场景进行审查和测试的有效性,并通过缺陷模式的正交属性对软件开发及测试质量进行了分析.     

航天器C语言软件常见编程错误分析及检测方法研究

基于软件第三方评测发现的问题,梳理并详细分析了在航天器C语言软件中6种常见编程错误.针对其中的软件安全漏洞提出了使用代码分析技术的检测方法,针对编程语言使用错误提出了通过制定编程规则并使用代码分析方法进行检测的解决方法.采用上述方法可以有效检测出上述6种常见编程错误,并可以用于检测软件的其他严重错误.     

基于编码规则的中断数据访问冲突检测方法

针对“重复加锁解锁”和“volatile修饰符误用”两种数据访问冲突缺陷模式,提出基于编码规则的检测方法.首先,对缺陷模式的故障机理进行分析,提炼出3条编码规则用以在开发阶段避免缺陷发生,并基于一个静态代码检查工具SpaceCCH进行了规则检测方法研究和实现.在实际星上软件上的实验结果表明,扩展的SpaceCCH能够高效、低误报、低漏报地发现规则违反,从而有效避免这两种的数据访问冲突问题.本文的贡献在于将一类复杂缺陷的检测转换为相应的编码规则及其检测.     

基于知识模型的产品设计方案失效风险评估

考虑失效模式间的关联性,提出了一种基于知识模型的机械产品设计方案失效风险评估与优选方法.该方法使用数据聚类法鉴别失效模式的主要关联关系,给出了失效模式关联系数的计算方法,实现了对失效模式关联知识的有效获取;并在产品"功能—失效模式—失效风险"知识表示的基础上,通过二维"屋顶"形三角阵和三维立方阵实现了对失效模式关联系数的表达,建立了产品"功能—失效模式—失效风险—模式关联"知识模型.在知识模型的支持下,研究了加权线性合成的关联失效模式严重度评估方法,给出了失效模式和产品功能的风险优先数计算方法,实现了基于知识的机械产品设计方案失效风险评估过程与优选.最后,通过实例说明了上述方法的有效性.      

推进剂储罐裂纹缺陷非概率可靠性分析方法

在推进剂储罐服役期内，准确地对裂纹缺陷进行分析，掌握储罐存在裂纹缺陷情况下的可靠状态，既可保证发射场的安全，亦可有效避免不必要的恐慌，为应急预案的制定提供参考。基于区间理论与失效评定图理论，提出一种非概率失效评定图（NFAD）可靠性分析方法。有效解决了工程实际中难以准确获得失效评定点与失效评定曲线情况下，推进剂储罐裂纹缺陷的可靠性分析问题。结合实例参数对所提方法进行验证，结果表明：无需精确失效评定图与失效评定曲线，所提方法可对储罐裂纹缺陷的任意状态进行分析，并可以充分考虑分析中的不确定性，将传统失效评定图方法失效或可靠的二元逻辑状态细化为3种情况，可靠性指标为0表示失效状态，可靠性指标大于0小于1表示可靠度，可靠性指标大于等于1表示安全裕度。     

IDSS中数据仓库和数据挖掘的研究与实现

讨论了数据仓库、数据库知识发现和分布式对象的概念和技术,提出了一种集成化的IDSS(Intelligence Decision Support Systems)的开发环境,将传统的DSS四库结构与数据仓库相结合,把数据挖掘作为一种特殊的模型应用于数据库中的知识发现.同时,在系统实现上采用分布式对象技术,实现接口规范和应用程序相分离.最后进一步对数据仓库的设计与实现及数据库知识发现的设计与实现进行了介绍.     

基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法

将本体与本体映射引入产品概念设计方案生成领域,提出了一种基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法,有助于解决传统概念设计方案生成算法中由于知识描述不一致而导致的产品设计知识重用困难,以及设计方案生成准确性低的问题.该方法使用本体知识表示方法建立产品设计知识库;使用本体映射算法自动地搜索产品设计知识库中符合设计需求的产品概念设计方案.通过起重机起升机构驱动装置设计实例,验证了基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法的正确性和有效性.     

一种用于分析MCS-51目标码堆栈深度的方法

在嵌入式软件中,针对目标码的堆栈分析是堆栈检查的常用手段．提出了一种用于MCS-51系列处理器目标码的堆栈深度分析方法,该方法可分析最坏情况下的堆栈深度,并考虑了不同优先级下中断服务程序对堆栈的影响．利用该方法可开发出分析MCS-51目标码的堆栈分析工具,其分析结果对堆栈安全检查和优化具有参考意义．     

改进的风险优先数(RPN)分析方法

针对工艺故障模式影响分析(PFMEA,Process Failure Modes and Effects Analysis)中风险优先数(RPN,Risk Priority Number)分析方法存在的缺陷,在分析导致这些缺陷的原因的基础上,提出了一种基于费用及发生概率的定性与定量相结合的RPN分析方法.该方法中定性分析部分以传统RPN分析方法中的严酷度等级评价为基础,对工艺故障模式的严酷度等级进行评价;定量分析部分以故障模式发生后导致的费用损失的期望值作为RPN值.改进后的RPN分析方法中,定量化的数据使得风险排序更为客观、准确.最后,使用改进后的RPN分析方法对相控阵雷达中某组件的滤波器装配工艺进行了PFMEA分析,取得了良好的效果.      

基于RBF神经网络的结构光三维视觉检测方法

研究了基于RBF(Redial Basis Function)神经网络的结构光三维视觉检测方法.该方法利用RBF网络良好的非线性映射能力以及学习、泛化能力,通过所获取的高精度的样本数据来训练RBF网络,最终建立起了用于结构光三维视觉检测的RBF网络模型.与常规方法相比,该方法不需要考虑视觉模型误差、光学调整误差等因素对视觉检测系统测量精度的影响,因而能够有效的克服常规建模方法的不足,保证了检测系统具有较高的精度.     

基于深度学习的焊缝PAUT数据智能化分析方法

超声相控阵检测技术(PAUT)凭借其突出的技术优势被广泛应用在船舶、铁路、石油石化和航空航天等诸多领域。在焊缝超声相控阵检测(PAUT)中，对检测数据缺陷的识别定位目前多采用传统的人工判读方式，判读效率较低，对检测人员的判读经验有较高要求，难以满足自动化超声检测的要求。基于深度学习中的目标检测和跟踪算法构建智能识别模型，通过对焊缝超声相控阵检测的S、B扫图特征进行融合，并结合焊缝的三维结构信息，识别并定位出缺陷在焊缝中的三维空间位置。实验结果显示: 缺陷框的平均三维IOU(预测三维缺陷框和实际三维缺陷框的平均交并比)达到0.644 9，较为接近缺陷的真实空间位置，可以实现焊缝超声相控阵检测成像结果智能识别和定位。      

结合FMECA可靠性预计法

任何元器件的故障是以一定的故障模式表现出来的。当一个元器件以不同的故障模式发生故障时,设备产生的后果是不同的。结合FMECA(故障模式、影响及危害度分析)深入分析了故障模式的影响及其危害度,以提高可靠性预计的精度。 建立了结合FMECA可靠性预计模型。可预计产品的任务可靠度和致命故障间隔的任务时间。为便于推广,编制了相应的计算机程序并进行了实例运算。还对结合FMECA可靠性预计法和常规可靠性预计法进行了比较。     

基于知识图谱和自动机器学习的软件缺陷预测

不稳定和召回率低效的软件缺陷预测模型难以在行业领域应用,为解决稳定和高效各项性能评价指标的软件缺陷预测模型在工程实践应用的问题,提出了一种基于知识图谱和自动化机器学习的软件缺陷预测方法AutoKGGAS,首先获取软件缺陷预测模型数据,对知识建模、知识获取、知识融合、知识储存与知识计算等知识图谱构建技术研究,实现知识图谱...     

砷化镓功率场效应管早期烧毁的失效分析

采用扫描俄歇微探针、扫描电子显微镜、电子探针微区分析仪和Ｘ射线透射仪等多种分析手段分析了一种Ｃ波段砷化镓功率场效应管早期烧毁失效的现象。初步建立了烧毁失效的模式,给出了相应的失效频数分布及其表面形貌状态。分析结果指出,烧毁失效模式中源一漏烧毁占较大的比例;其次是由于材料及器件制备工艺过程不完善而引起的空气桥烧毁,热斑烧毁,源或漏极条边缘毛刺、芯片表面缺陷、沾污和不可动多余物引起的烧毁失效。文章就烧毁失效的机理进行了分析和讨论。     

基于运动对象自动检测和查询的监控系统

针对现有的视频监控系统的缺陷,提出基于运动对象自动检测和查询的智能视频监控系统.利用帧间差的4次统计量的假设验证,自动检测运动对象.用形态学腐蚀和膨胀算子对检测的运动对象的二值图像进行处理,以提高检测运动对象的可靠性,降低误警率.为自动跟踪运动对象轨迹,提出检测块概念.依据检测的运动对象和事件,建立相应的监控信息标注数据库,进而由时间段、运动对象及场景中发生的事件来查询监控信息,实现"跳跃"式随机检索监控信息.实验结果证明提出的方法对实现智能的视频监控系统是有效且健壮的.      

一种多码率QC-LDPC码译码结构设计与实现

为了满足在一个系统中使用多码率LDPC(Low Density Parity Check)码字的需求,设计了一个7Kbit长度多码率LDPC码的译码器,分析了各种码率之间校验矩阵的相似性,提出了复合译码结构中变量节点运算单元、校验节点运算单元以及迭代存储器单元的复用方案.通过在变量节点运算单元以及校验节点运算单元输入端增加若干选通开关,就可以使这些运算单元适于多码率的处理.通过管脚的选择,此译码器支持非规则0.4码率、非规则0.6码率以及非规则0.8码率3种工作译码模式,并用Altera公司的FPGA进行了实现.综合结果表明,所提出的复合结构在不损伤单码率译码性能的前提下,仅用略多于0.8码率LDPC码单独译码的硬件资源实现了3种码率码字的译码.      

应用故障模式规避提高卫星运行可靠性方法研究

可靠性指系统在各种可能条件下正常运行的能力,系统可靠性是系统工程研究的重要内容.卫星及其运行环境的特殊性导致其运行可靠性研究难以应用可靠性工程通常使用的概率和统计学方法.通过研究应用故障模式规避(FMA)方法提高卫星运行可靠性,识别了单边和双边故障模式,定义了故障模式及其规避过程的数学表述,提出了用于故障模式规避的扩充非关联控制因素约束边际区间、自主选择故障模式状态空间、故障模式状态空间预测、故障模式隔离和关联控制因素与故障模式策略,给出了相应的案例.