【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机控制软件，具体涉及一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法。
技术介绍
1、航空发动机fadec操作系统作为安全关键软件，若其出现缺陷，会造成发动机运行失效，甚至停车等严重灾难，其安全且可靠性对整个飞机的安全飞行有至关重要的作用，但是传统的测试方法只能基于测试用例开展，依赖于测试人员经验，无法穷举所有的场景，验证效果与测试用例的质量强相关。形式化验证方法是业内公认的安全验证方法。在do-178c中补充了说明了形式化方法可作为验证手段，在do-333标准中也建议在开发航空发动机软件过程中，应当考虑使用形式化方法，并以此方法作为主要引导进行软件开发。但是单一的形式化验证手段不能达到对软件的完整覆盖率，因此，必须要设计一套机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，对所有fadec控制软件开展形式化验证过程，通过自动化脚本处理，完成软件代码级的数学逻辑层次验证，提前抑制项目风险。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，构建形式化需求，并分别开展单元验证、模块验证、系统验证，并设计了自动化验证脚本，加强了验证的逻辑性和充分性，也有效地提高了fadec操作系统的软件质量。
2、技术方案：本专利技术所述的一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，基于fadec操作系统，包括以下步骤：
3、（1）提取软件需求，建立需求模型；
4、（2）进行单元验证，对源代码的各
5、（3）进行模块验证，对源代码进行分解，单独的函数独立为文件，有调用关系的保留调用关系并独立为文件；
6、（4）进行系统验证，将步骤（1）中的形式化需求模型进行csp#语言的转换；
7、（5）将步骤（2）-（4）中的验证结果汇总，形成fadec操作系统的分层形式化验证结果。
8、进一步的，所述步骤（1）具体为：首先，提取软件技术要求、需求规格说明、接口说明中涉及fadec操作系统的高层需求，根据数学逻辑进行形式化需求转化；然后根据ipo流图对调度、驱动、中断等进行形式化需求建模，建立一对一，一对多，多对一，多对多的需求模型结构图即系统验证的输入项。其中，软件技术要求、需求规格说明、接口说明中涉及fadec操作系统的高层需求根据不同的项目要求进行提取。
9、进一步的，所述步骤（2）包括以下步骤：
10、（21）对需要验证的函数单元进行插桩，添加规约；
11、（22）将插桩后代码转化为一阶逻辑表达式，并采用基于z3求解器的单元验证工具对一阶逻辑表达式开展验证；
12、（23）通过bat批处理脚本命令对所有函数单元遍历验证，并形成结果；
13、（24）分析结果，对满足规约的则代表单元验证通过，对不满足的则需记录代码问题，并与项目组进行确认，确认问题的需要进行修改并返回步骤（21）。
14、进一步的，所述步骤（21）规约包括：读写保护、类型转换、除零、溢出。
15、进一步的，所述步骤（3）包括以下步骤：
16、（31）对需要验证的主要函数即非被调用函数进行插桩，添加规约、对各个分支的断言；其中，涉及硬件读写操作部分写入固定值进行固化；
17、（32）将插桩后的代码进行解析，获得语法树，结合程序路径并通过sat求解器开展验证；
18、（33）通过bat批处理脚本命令对所有函数调用模块遍历验证，并形成结果；
19、（34）分析结果，对满足规约的则代表模块验证通过，对不满足的则需记录代码问题，并与项目组进行确认，确认问题的需要进行修改并返回步骤（21）执行单元验证，再按序执行模块验证
20、进一步的，所述步骤（31）规约包括：数组越界、指针越界、除零、内存溢出、循环次数判断具。
21、进一步的，所述步骤（4）具体包括以下步骤：
22、（41）将常量、全局变量、宏定义和信道定义为csp#的全局量；
23、（42）将状态切换、任务执行中的进程定义为csp#的进程；
24、（43）将fadec操作系统的关键特性、涉及应用层功能安全的性质以及用户关注的特性进行csp#语言的转换作为csp#的断言；
25、（44）启动pat工具开展自动的系统验证过程，并形成结果；
26、（45）分析结果，对满足性质的则代表系统验证通过，对不满足的则记录需求和模型问题，并进行确认是否要修改代码，若修改代码并返回步骤（21）执行单元验证，再按序执行模块验证和系统验证；若不修改代码，修改需求，则返回步骤（41）执行系统验证。
27、本专利技术所述的一种机载fadec操作系统的分层形式化验证系统，基于fadec操作系统，包括：
28、需求模块：用于提取软件需求，建立需求模型；
29、单元验证模块：用于进行单元验证，对源代码的各个函数进行梳理，分解每个函数至独立文件；
30、模块验证模块：用于进行模块验证，对源代码进行分解，单独的函数独立为文件，有调用关系的保留调用关系并独立为文件；
31、系统验证模块：用于进行系统验证，将需求模块中的形式化需求模型进行csp#语言的转换；
32、验证结果模块：用于将单元验证模块、模块验证模块、系统验证模块中的验证结果汇总，形成fadec操作系统的分层形式化验证结果。
33、本专利技术所述的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现任一项所述的一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法。
34、本专利技术所述的一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的一一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法。
35、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：构建形式化需求，并分别开展单元验证、模块验证、系统验证，加强了验证的逻辑性和充分性，也有效地提高了fadec操作系统的软件质量。
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1.一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，基于FADEC操作系统，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法，所述步骤（1）具体为：首先，提取软件技术要求、需求规格说明、接口说明中涉及FADEC操作系统的高层需求，根据数学逻辑进行形式化需求转化；然后根据IPO流图对调度、驱动、中断等进行形式化需求建模，建立一对一，一对多，多对一，多对多的需求模型结构图即系统验证的输入项。其中，软件技术要求、需求规格说明、接口说明中涉及FADEC操作系统的高层需求根据不同的项目要求进行提取。
3.根据权利要求1所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，所述步骤（2）包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，所述步骤（21）规约包括：读写保护、类型转换、除零、溢出。
5.根据权利要求1所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，所述步骤（3）包括以下步骤：
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，所述步骤（4）具体包括以下步骤：
8.一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证系统，其特征在于，基于FADEC操作系统，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-7任一项所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法。
10.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7任一项所述的一种机载FADEC操作系统的分层形式化验证方法。
...【技术特征摘要】
1.一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，基于fadec操作系统，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，所述步骤（1）具体为：首先，提取软件技术要求、需求规格说明、接口说明中涉及fadec操作系统的高层需求，根据数学逻辑进行形式化需求转化；然后根据ipo流图对调度、驱动、中断等进行形式化需求建模，建立一对一，一对多，多对一，多对多的需求模型结构图即系统验证的输入项。其中，软件技术要求、需求规格说明、接口说明中涉及fadec操作系统的高层需求根据不同的项目要求进行提取。
3.根据权利要求1所述的一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，所述步骤（2）包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种机载fadec操作系统的分层形式化验证方法，其特征在于，所述步骤（21）规约包括：读写保护、类型转换、除零、溢出。
5.根据权利要求1所述的一种机载fadec...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，王阳，杨云强，油腾，丁夕，陈可可，
申请(专利权)人：中国航发控制系统研究所，
类型：发明
国别省市：
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