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.     

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.     

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．     

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.      

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.     

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.     

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.     

离散事件动态系统的GSMP模型及扰动分析

对离散事件动态系统（ＤＥＤＳ）的仿真过程建立了包含中断事件集和驱动事件集的广义半马尔可夫过程（ＧＳＭＰ）模型，对参数的无穷小扰动所引起的系统状态转移时刻进行了扰动分析，最后，讨论了扰动分析所需要的可变换条件和样本性能函数的关系，并提出值得进一步研究的问题。     

基于飞行冲突网络最优支配集的冲突调配策略

针对空中交通流量逐年上升、管制压力增大、飞行冲突难调配的问题，以航空器为节点，基于航空器之间的速度障碍关系建立飞行冲突网络。定义最优支配集的概念，通过移除飞行冲突网络的最优支配集节点，快速消解网络中的冲突，降低网络的复杂性。在使用粒子群（PSO）算法对网络最优支配集进行求解的过程中，引入免疫机制，设置节点和连边2种类型的抗原，保证对关键航空器和高风险冲突的优先调配。实验仿真表明：所提冲突调配策略相较于传统方法能够快速识别网络中的关键航空器节点，并对高风险的冲突连边具有较好的灵敏性，可为管制员和管制系统提供更加准确、可靠的信息和建议，在宏观上辅助进行飞行冲突的调配。     

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...     

嵌入式软件仿真测试环境软件体系结构研究

利用嵌入式软件仿真测试环境(ESSTE,Embedded Software Simulation Testing Environment)对实时嵌入式软件进行系统测试是国内外公认的、行之有效的方法.基于UML和"4+1"视图模型,系统地对ESSTE的软件体系结构进行了描述.各个视图之间保持了良好的一致性,特别地,在设计视图中将ESSTE软件分为两大组件-实时组件和非实时组件,并按照"管道-过滤器"的软件体系结构模式组织,分别给出了它们的关键类.非实时组件的关键类是配置工具类,实时组件的关键类是模型类、实时变量类和调度器类.据此设计和实现的ESSTE-Basic体现了较好的质量特性,如可更改性、可移植性等,其成功地对多个软件进行了系统测试,高效地发现了大量潜藏的软件错误,验证了ESSTE软件体系结构的正确性和有效性.     

嵌入式软件可靠性仿真测试系统研究

 研究嵌入式软件可靠性仿真测试方法和环境.文中给出了仿真测试系统的体系结构,并结合该体系结构对嵌入式软件可靠性仿真测试的软硬件特性,软件可靠性仿真测试的方法、测试环境配置、关键技术及其可行的解决方案作了探讨.特别地,给出了一个生成测试用例的新方法.     

基于BHS-树的定性故障诊断方法

基于定性模型的诊断方法,由于无需系统定量模型,尤其适用于航天器等复杂系统的故障诊断.该方法推理过程包括冲突集的确定及诊断集的生成.基于BHS-树的方法,是一种由冲突集生成诊断集的有效途径,但存在诊断结果冗余及反向递归过程复杂的问题.采取异常/正常特征量相结合的措施,有效地解决了诊断结果冗余的问题,能够准确确定诊断集;同时在系统单故障的假设前提下,对反向递归过程进行适当简化,降低了推理的复杂程度,并通过实例对上述改进进行了验证.