航天嵌入式软件数据访问冲突基准测试集研究

针对数据访问冲突问题的检测方法及工具的研究很多,但缺少对其进行评估的基准测试集。文章基于大量真实航天嵌入式软件中断数据访问冲突案例研究的结果,总结出影响数据访问冲突检测的6类要素,设计开发了嵌入式软件中断数据访问冲突基准测试集程序RaceBench,对SpaceDRC工具进行了指标评估。结果表明,RaceBench能够有效评估工具的适用性。     

基于参数类型和访问序的数据冲突静态分析方法

中断数据冲突问题是航天嵌入式软件常见典型问题之一,问题的发生具有较大的偶然性和不确定性,目前缺少较为成熟的技术和有效分析方法,冲突问题仍是时有发生,增大了软件研制周期和维护成本.本文从参数的类型及访问序角度,重点针对数组变量,多于处理器字长变量和关联变量的一次访问操作从源码和反汇编码级别搭建冲突场景并分析造成数据不同步的机理.针对同一个参数的多次访问序,构建高低优先级子程序所有可能存在访问冲突的操作序场景并给出分析结论,并以实例说明固定操作序被打断造成的访问冲突场景.这种通过静态方式下构建冲突场景的分析方法相比较动态方法更容易实施,分析更为充分,对今后数据冲突自动化检测工具的研究具有一定的参考作用.     

航天器C51语言软件中断资源冲突分析方法

对航天器C51语言软件中常见的3种中断资源访问冲突情况进行了归纳总结.由目前软件资源冲突分析方法的比较结果,提出基于静态分析技术的C51语言软件资源访问冲突分析方法,并针对上述情况给出了具体分析流程.该方法可以解决多种C51语言软件中断资源访问冲突问题,也可以推广到其他处理器.     

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.     

不连续观测数据对计算的原子钟稳定度影响研究

为评估原子钟稳定度,通常采用连续的、均匀的采样数据计算阿伦方差或哈达玛方差。在实际工程计算中,由于观测粗差剔除、测量仪器中断、卫星不可见等原因,经常导致原子钟的观测数据在时间上不连续,给原子钟稳定度评估带来影响。文中比较了不连续观测数据的几种常用处理方法,包括线性插值补齐、B样条插值补齐、不插值直接计算哈达玛方差等方法,分析了各处理方法对阿伦方差和哈达玛方差的计算影响,研究中断数据长度与稳定度评估的影响关系。采用的氢钟观测数据,对不连续观测数据的影响和处理效果进行统计和分析,将稳定度计算结果、计算精度损失比与理论分析进行对照和检验,得出了有益的结论。     

一种基于自动分区的海量科学数据计算框架

在科学研究领域, 存储容量、处理效率和分析精度并不能适应科学数据的指数级增长速度。通过对科学数据结构与标准的研究, 提出了一个海量科学数据计算框架BSDF。提出了一种基于模型驱动的统一数据接口, 实现对异构科学数据的无差别访问；提出了一种基于元数据的自动分区算法, 通过参数预取与超平面维度计算确定任务颗粒度。实验结果表明:与H5Spark科学数据计算框架的基于9项基准测试的性能相比, BSDF计算框架提升了39%~68%；在特定领域PKTM的算法优化上, BSDF达到了41.62倍的加速比。      

J2EE信息系统数据访问层性能监测与优化设计

针对J2EE信息系统开发阶段从性能优化的角度实现了数据访问层的设计和一个简易的性能监测工具.首先在数据访问层设计阶段,兼顾考虑开发效率和性能问题提供专门的数据访问操作方法;利用面向方面编程(AOP,Aspect-Oriented Programming)技术对系统数据库访问操作及性能指标进行监视,帮助开发者在系统调试运行阶段根据SQL语句执行情况发现数据访问过程中影响性能的因素;开发根据具体的情况调整数据访问的源代码,然后对造成系统性能瓶颈的SQL语句进行性能调优,并替换数据访问层中低效的SQL语句,最终达到优化系统数据访问性能的目的.      

实时嵌入式软件测试执行引擎的设计与实现

自动化的实时嵌入式软件测试中,测试描述执行系统的设计与实现是需要解决的关键问题之一.基于面向对象的思想,设计和实现了实时嵌入式软件测试描述语言的执行引擎.介绍了测试描述驱动的实时嵌入式软件自动化测试过程,并在此基础上提出了测试描述执行引擎的总体设计方案,阐述了编译过程和执行过程的实现方法,给出了符号表管理中哈希函数及其冲突的解决方法和基于SBRMS(Segment-Based Rate Monotonic Scheduling)调度策略的测试描述执行过程.对引擎的执行效率进行了评估和分析,结果表明,通过合理控制测试描述的规模和并发执行个数,测试描述执行引擎能够满足实时嵌入式软件自动化测试对实时、并发特性的要求,并具有良好的可移植性.     

基于时间自动机的操作系统中断管理建模与验证

时序正确性问题一直以来都是航天嵌入式软件的热点、难点问题.运用时间自动机理论,对某星载操作系统的中断管理进行了建模,同时对与操作系统行为存在交互的环境进行了建模,以描述完整的中断管理过程.利用模型检测工具箱Uppaal验证了中断管理模块的状态可达性、安全性、活性等方面的性质,证明了其服务行为的正确性.     

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．     

CAN总线并发通信时下位机应用软件设计

为满足系统通信中的时间性能要求,设计一种利用中断接收和发送CAN总线数据的通信方法,给出了算法的C语言流程图实现.当增加GPS作为总线主节点发送广播引起CAN并发通信导致硬件中断冲突时,针对并发通信的硬件中断冲突原理作了分析,重新设计了下位机CAN总线通信软件,解决CAN总线并发通信冲突.     

一种航天器星上时间获取方法

星上时间获取精确度直接影响了航天器各项自主功能的执行.准确获取星上时间的主要挑战来自时间获取动作与时间维护动作之间的数据竞争.在中断嵌套导致高优先级中断与秒中断间发生数据竞争时,需要根据秒中断被嵌套的状态决定在高优先级中断中获取星上时间时是否进行进秒修正.在现有适用于高优先级中断嵌套秒中断场景下的星上时间获取方法中,依...     

产品协同设计中异构模型数据融合的有效策略

针对复杂产品设计中,不同设计工具产生的模型数据之间的融合问题,提出了一种工具间端到端的异构模型数据融合策略。利用数据库管理动态特性,通过模型信息共享,实现异构模型数据之间的融合。在OpenMBEE系统集成环境中,通过建模工具CREO二次开发,利用所提策略获取全生命周期设计中的动态模型属性信息,通过3D模型编辑及重用功能测试,验证了所提策略的有效性。利用自动获取可视化模型属性信息的智能算法,设计一种基于Transformer模型与双向长短期记忆(Bi-LSTM)模型相结合的模型属性智能提取算法,利用神经网络的多层感知特性,通过对模型中属性文本信息进行深度学习、特征分析,实现了对异构数据属性信息的自动提取功能。利用CAMEO建模工具设计的需求分析模型构建模型数据集,验证了智能模型信息自动提取功能的有效性。      

VHF空地数据链信道访问参数研究

基于甚高频空地数据链信道访问模型和CSMA的矩阵分析方法,详细研究了数据报告更新率、数据报文长度、监听密度、数据链路信息传输率、数据链地面站的覆盖范围、数据链所能支持的飞机数目等参数,在不同的信道访问特性变化规律下对系统的吞吐量及报文传输延时的影响.仿真分析的结果表明:信道访问参数对VHF空地数据链的性能有显著的影响.     

基于PINN模型的导弹气动特性快速预测技术

随着内嵌物理机理神经网络（PINN）模型的兴起，PINN模型开始应用于许多学科领域。为了实现导弹气动特性的快速预测，借助工程算法，构建了导弹气动数据集，以此训练导弹气动特性预测模型，包含基于多任务学习的神经网络（MTLNN）模型及在MTLNN模型基础上内嵌物理知识的PINN模型。数值模拟通过选取测试集，对比了MTLNN模型和PINN模型的预测效果，结果表明：PINN模型的预测精度较高，且基本控制在1%以内。探究PINN模型的泛化能力，测试集选取导弹气动数据集包络范围之外的数据，PINN模型预测精度仍然高于MTLNN模型。由于PINN模型引入了气动特性参数之间的物理机理，模型对训练样本数量的依赖程度降低，可以进一步节约数据获取成本，为导弹优化设计提供有力工具。     

机电系统多学科综合设计异构信息集成

为了实现机电系统多学科设计异构信息的集成,提出了机电系统多学科设计信息集成框架,建立了机电系统公共信息模型和通用数据访问接口.通过导弹发射车的多学科设计实例,验证了机电系统多学科设计信息集成框架的可行性和有效性.结果表明,机电系统公共信息模型能够为机电系统多学科设计人员提供关于机电系统信息的完整逻辑视图,通用数据访问接口为集成多学科设计工具提供了统一的数据访问方式;信息集成框架实现了信息模型异构的多学科设计应用工具之间的互操作以及信息的交流共享.     

利用变环境试验数据的可靠性综合评估

研究了试验环境对产品可靠性的影响,提出一种利用变环境试验数据的可靠性综合评估方法.利用Cox比例风险模型来描述产品的可靠性与试验环境因素的关系,给出不同环境因素对产品可靠性影响的定量度量.结合产品的可靠性模型提出一种数据折合方法.分别以指数分布和双参数Weibull分布为例,把不同环境条件下的试验数据折合为相同环境条件下的试验数据,进而利用这些试验数据对产品进行可靠性综合评估.该方法综合利用产品在不同环境条件下的试验数据,扩大了样本量,提高了产品可靠性评估精度.实例表明该方法合理可行,便于工程应用.     

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.     

科技资源信息检索关键技术

科技资源具有地理分布广、异构、复杂、海量的特点,为了高效查找和使用科技资源,提出了实现科技资源组织、表示、传输和访问的有效方法.设计了数据层、数据连接层和表示层3层体系架构,使检索系统具有开放性和扩展性.利用元数据技术实现科技资源的统一组织和表示,并基于轻量级目录访问协议LDAP(Lightweight Directory Access Protocol)的目录服务机制实现了科技资源元数据的存储和访问.提出了科技资源信息检索的多级缓冲机制和结果排序模型,对数据查询的性能进行了分析和优化,提高了查询速度,并可优先返回价值高的查询结果.      

UML在软件可靠性测试数据自动生成中的运用

为了自动生成实时嵌入式软件的可靠性测试数据,利用UML(统一建模语言)提供的建模机 制,从软件可靠性测试的角度建立use-case剖面、接口模型和测试数据实现模型,然后根 据 这些模型的描述进行随机抽样,自动生成可靠性测试数据.利用该方法能够开发出相应的测 试数据自动生成工具,在软件可靠性测试领域有着较大的实用价值.