航天嵌入式软件可信性保障技术及应用研究

研究了航天嵌入式软件可信性保障的问题和现状,提出了航天嵌入式软件的可信保障技术体系,并针对动态时序正确性、程序实现正确性和控制行为正确性保障等核心关键可信问题的理论方法和技术进行了深入研究,在此基础上研制了相应的保障工具,形成了航天嵌入式软件可信性保障集成环境.本文的研究成果在月地高速再入返回飞行器软件研制中进行了应用,为飞行任务的成功作出了贡献.     

利用植被和地形信息进行水土流失风险度评价

在影响水土流失过程的众多因素中，选择植被和地形来进行水土流失的风险度评价.试验区域为密云水库上游.利用Landsat-7 ETM＋的影像，在计算归一化差分植被指数NDVI的基础上估算密云水库上游的植被覆盖度;利用栅格数字高程模型DEM，计算地表坡度;根据水利部部颁标准，对植被覆盖度和坡度进行分级.植被覆盖和坡度要素的分级组合形成一个交叉表模型，从而对密云水库上游的水土流失风险情况进行评价并绘制水土流失风险分布图.采用这一方法可以相对快速地度量一个区域水土流失发生的可能性和程度。     

一个网构软件可信实体模型及基于评估的信任度量

对于运行在开放、动态、难控的互联网环境的网构软件,其可信性保障与管理是一个重要课题．目前的研究多是基于信任网络思想的信任度量及演化模型,这种模型对于网构软件来说,在信任的来源、实体间信任关系的约束、信任传递参数的设置方面仍存在着不足．因此,本文引入可信计算中信任链模型的思想,提出了一个网构软件可信智能实体模型,并在此基础上构建了基于评估的信任度量方法．首先通过动态自省、显式自明和自主演化的机制保障了实体本身的可信,建立了信任的基点;并给出了形式化的描述及交互行为的动态监测;然后通过建立Bayes网络综合推荐信任并使用评估方法加以修正,以精确计算信任传递过程中的衰减参数,建立了信任链传递过程中的可信认证机制;最后通过实验验证了所提出方法的正确性．     

ABC:一种全生命周期软件体系结构建模方法

随着计算机硬件能力的快速增长和软件应用规模的不断扩大,软件的复杂性也在持续增长,并始终制约着软件开发效率和质量的有效提升.软件的结构复杂性,尤其是高层结构的复杂性,是软件复杂性的一种重要表现.如何实现对软件高层结构复杂性的有效控制,是当前开放、动态、难控的网络环境下大规模软件系统开发与演化所面临的主要问题.针对这个问题,我们将设计阶段高层结构复杂性的控制模型―软件体系结构模型―扩展到整个软件生命周期,提出了一种以体系结构为中心的软件开发方法―ABC.该方法将软件生命周期各阶段的核心制品与活动,统一到软件体系结构模型及对其连续迭代的细化、映射和转换,实现对软件高层结构复杂性的一致、灵活、系统化的建模和管理.本文旨在系统性地总结ABC方法在软件体系结构建模方面的成果,并重点介绍近几年在协同式特征建模、运行时体系结构生成、体系结构逆向恢复与建模等方面取得的新进展.     

基于软件网络的软件系统演化规律验证和模拟

演化是计算机软件的固有特性.了解演化规律,可以改进软件演化过程,提高软件质量,降低维护成本.本文定义类依赖图,将软件系统描述为软件网络,基于网络度量验证软件演化规律,并讨论软件演化建模的可行性.首先针对Lehman的8项演化定律,设计3个方面的网络度量:网络规模、网络质量、以及结构控制.然后基于四个开源软件系统构建软件网络,统计网络度量;实证研究表明:支持Lehman的4项演化定律,否定另外3项,即复杂度提升、持续增长、以及质量折旧定律.最后分别采用E-R模型和模块依附模型模拟软件系统的演化过程,所生成的随机网络同软件网络的比较结果说明,软件演化存在客观规律,能够通过建模来重现甚至优化.     

客观信息的模型和度量研究

当今时代,信息的重要性毋庸置疑.但是,人们对于信息的认识依然众说纷纭,对于信息度量的研究同样莫衷一是.本文基于前人的丰富研究成果,总结了在信息的性质及度量方面已经取得的重要进展和存在的主要不足,探讨了信息的本质内涵和数学表达等基本问题.基于对信息客观性的认识,提出了信息的定义和六元组模型,讨论了信息的基本性质,建立了信息的广阔性、细致性、持续性、丰富性、包容性、延迟性、遍及性、真实性和适配性9类度量的定义和数学表达,形成了客观信息论的基础理论框架,能够系统全面地支持信息与信息系统的分析研究.     

一种基于扩展有限状态机的自动化测试用例生成方法

扩展有限状态机(EFSM)是使用最广泛的测试模型之一.由于不可行路径的存在,运用EFSM模型生成测试用例仍然是个难题.本文提出了一种基于EFSM模型的自动化测试用例生成方法 (ATGEM).为解决不可行路径问题,首先提出一种基于数据流分析的路径可行性度量方法来预测路径的可行性,以尽可能避开不可行路径,提高测试用例自动化生成的效率.然后通过建立动态可执行模型来获取运行时反馈信息作为搜索算法的适应度函数(fitness function),实现测试数据和预言信息的自动生成.该方法结合静态分析和动态分析技术生成一个较优可行路径子集和对应测试用例来达到指定的覆盖准则,能够应用于多种数据类型的测试用例生成,适用范围较广.通过实验在多个EFSM模型上验证了ATGEM方法中测试用例生成和路径可行性度量方法的有效性,实验结果表明,利用路径可行性度量方法可以大幅度提高测试用例生成效率,与现有方法相比,ATGEM中的测试用例生成方法具有更高的效率.     

基于场景模型的嵌入式软件测试

结合嵌入式软件的实时性、与硬件紧密结合等特点，采用UML对系统建模，引入场景技术描述系统预期的执行流程，提出了基于二叉树场景模型的测试用例生成方法。改善了人工设计测试用例时易发生的纰漏，如遗漏或冗余的测试用例、工作量大、效率低等问题，缩短了软件的开发周期。     

基于神经网络的固体推进剂专家系统研究

固体推进剂研究对航天工业及武器研制具有重要的战略意义.鉴于其研制手段多以实验为主和分析软件智能化程度不高等因素,提出了基于神经网络的固体推进剂专家系统"SPES".神经网络可以较好的映射固体推进剂组成、结构及性能之间的复杂关系,因此SPES是基于材料设计思想和配方实例的高精度配方设计及性能预示软件.文中详细阐述了系统设计思想、总体结构、系统功能、关键技术及应用示例等方面.最后对SPES实现固体推进剂领域自动化和智能化给予了展望.     

一种针对不确定性结构的区间鲁棒性优化方法

本文提出一种针对不确定性结构的区间鲁棒性优化方法.首先,采用区间模型度量目标函数和约束函数中的不确定变量和参数.然后引入鲁棒性评价因子来度量目标函数的鲁棒性,并采用区间可能度方法(RPDI)处理不确定约束,进而建立区间鲁棒性优化模型.针对区间鲁棒性优化求解效率较低的问题,提出一种高效的优化方法,该方法将双层嵌套优化问题解耦为区间分析和确定性优化方法序列求解的问题.在每一迭代步,根据在当前设计点下的区间分析结果构建一个等效确定性优化问题,然后通过求解该问题更新设计点.此外,本文还提出一种迭代机制,来提高整个优化过程的收敛速度.最后,给出了三个数值算例和一个工程算例验证本文方法的有效性.     

一类非线性回归模型的曲率降低问题

对于相当一般的一类非线性回归模型，从理论上证明了存在一种通过增加观测点降低非线性模型曲率的方法，使非线性模型有可能渐近于线性模型，这一结论对于实际应用具有重要的指导意义，并已在航天测量数据处理中取得了满意的效果。     

道路照明可见度计算模型研究

在城市道路照明中,可见度是对驾驶员的视觉可靠性起综合影响作用的评价指标,它对道路照明安全和节能起着非常重要的作用.本文介绍了道路照明可见度的概念及影响因素,详细研究了可运用于道路照明可见度设计中的小目标可见度的计算模型;从驾驶员的视功能和视觉舒适性出发,阐述了制定城市道路照明可见度标准的重要意义.     

基于体系结构的网构软件自适应方法

作为网构软件的基本特性之一,自适应性是指软件系统在预设策略的指导下自动地监测系统状态信息,并在必要时对自身进行调整,以提供更好的服务.针对网构软件可适应性、自适应可操作性及适应结果可信性3个基本问题,提出了一种以体系结构为中心的网构软件自适应方法,即监测、分析、规划、实施等自适应活动均围绕软件体系结构展开,其中,网构软件运行状态和行为以运行时软件体系结构的方式实时展现和在线调整;自适应相关知识通过软件体系结构记录、组织和加工,以实现系统状态和行为的自动分析和调整规划.     

多层次灰色评价法在复杂产品系统创新评估中的应用研究

复杂产品系统创新对于国家竞争力具有重要影响，本文针对复杂产品系统创新评估尚缺乏有效定量研究的现状，从项目层面上构建了复杂产品系统创新网络模型和评估指标体系，运用多层次灰色评价方法对其进行评价，评价过程采用了熵技术对主观赋权进行调整，使评价更为科学、合理。实例结果表明该方法在复杂产品系统创新项目论证和评估中具有一定的实际意义。     

基于压力驱动节点配水量模型的供水管网震后水力分析

本文提出了一个基于压力驱动节点配水量模型的供水管网震后供水能力评价方法.采用Monte Carlo模拟分析得到管网震后供水满足率均值,作为管网震后供水能力评价结果;在单次模拟分析中采用随机抽样方法确定管道地震破坏状态,并形成管网震后水力模型,基于压力驱动节点配水量模型进行管网震后水力平差计算.在案例分析中,分别应用本文方法与美国Cornell大学开发的供水管网震后水力功能分析软件GIRAFFE评价某城市供水管网在不同地震烈度作用下的供水能力.结果表明,本文方法分析结果与GIRAFFE分析结果的变化规律一致,相同模拟收敛条件下本文方法所需Monte Carlo模拟运行次数少于GIRAFFE软件,本文方法进行单次Monte Carlo模拟的计算时间少于GIRAFFE软件;在基于压力驱动节点配水量模型的管网震后水力分析模型中,管道破坏造成的漏水量会同时降低该管道上游和下游节点供水满足率,与管网震害实际情况相符.     

供应链柔性评价系统

目前，对供应链柔性的研究很少，柔性作为评价供应链运作绩效的一个重要指标越来越受到人们的关注。用于度量制造系统柔性的方法由于其局限性不适合度量供应链的柔性，本文在对供应链柔性系统分析的基础上，建立了供应链柔性评价系统。     

基于解释结构模型的东莞市土地生态安全评价分析

以广东东莞市土地为研究对象,采用“压力-状态-响应”（PSR）模型,共选取19个指标建立土地生态安全评价指标体系,运用Matlab软件编程并建立解释结构模型（ISM）,利用所建立的模型对东莞市土地资源生态安全评价因素进行分析。模型分析得出：东莞市的土地生态安全评价因素被分成七级递阶结构,最低一级的因素是土地利用率,通过土地利用率的情况,影响经济密度,进而影响本地区的人口增长率和人口密度等因素,最终影响土地生态安全。最高一级是自然保护区的比重。这是由东莞市的现代化工业城市的特点所决定的。其中中间几级构成循环回路。土地生态安全评价因素之间的这种结构模型给政府以及决策部门为保持本地区土地生态安全提供了决策参考。     

基于 R-RNN的孵化器运营水平评价及应用

针对科技企业孵化器运营水平难以科学定量评估的问题,提出了基于粗糙集和 RBF神经网络的 R RNN孵化器运营水平评价模型.基于孵化器运营工作原理的归纳分析,提出多层次孵化器运营水平评价指标体系.根据指标重要程度采用粗糙集理论对评价指标进行预处理,去除冗余指标项,选取重要控制指标并减少网络输入维度,进而采用 RBF神经网络对科技企业运营水平进行综合评价.最后通过具体的应用实例验证了该评价模型的有效性与可行性     

度量滤波器:距离度量的滤波视角

确定、或选择某种距离度量是模式识别、机器学习和聚类分析的基本问题.图像欧氏距离和广义欧氏距离是重要的两种距离度量,它们可以嵌入到大多数识别算法中去,并且在大量应用中都提升了识别效率.文中揭示了包括IMED和GED在内的一类距离度量与线性平移不变系统的关系.证明了以下结论:输入空间上的平移不变度量等价于对输入信号进行线性滤波再计算传统欧氏度量.这一结果扩展了对距离度量的认识,将在距离度量的选择上起到一定的作用.     

设计模式指导的软件分簇方法

程序理解是一个从计算机程序中获取知识信息的过程,其主要目的是获取软件的各种有关知识以理解开发者的意图,从而支持针对现有或遗产软件系统进行软件评审、错误定位、反向工程、再工程、迁移、维护和复用等软件工程实践.本文提出一种设计模式指导的分簇方法,该方法采用程序中蕴涵的设计模式信息指导开源软件的分簇,运用"分而治之"的策略辅助程序开发者和维护人员快速、方便地理解代码.首先,采用设计模式检测技术从程序代码中抽取设计模式信息;然后,基于设计模式中角色间的相互关系,利用检测出的设计模式信息指导分簇;最后,对分簇结果可视化,以辅助程序理解.基于以上研究工作,开发了原型工具TasteJ并进行了实例研究,设计并实现了以人工为基准的实验来检验本文提出的软件分簇方法,并通过7个软件分簇度量函数,从统计的角度将其与现有主流软件分簇方法进行分析和比较,实验结果显示出本文所提方法的优势.