本文關鍵詞：基于STPA的IMA平臺應用系統(tǒng)的危害分析方法研究

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【摘要】：綜合模塊化航空電子(IMA)是航電系統(tǒng)結構發(fā)展新的階段,IMA架構給航電開發(fā)帶來了更多的靈活性,顯著地提升了開發(fā)效率。IMA架構一個重要益處就是允許應用系統(tǒng)獨立地開發(fā),然后集成到統(tǒng)一的IMA平臺之上共享硬件資源。系統(tǒng)開發(fā)與安全性評估的隔離,加上不同開發(fā)人員對于系統(tǒng)安全性認知的不同使得IMA的安全性分析變得十分復雜。傳統(tǒng)的基于事件鏈模型的危害分析方法將硬件與軟件放在一起考慮且主要考慮組件失效,這些傳統(tǒng)危害分析方法適用于聯(lián)合式航電系統(tǒng),并不適用于IMA這種軟件密集型系統(tǒng)。相比于組件失效,IMA中存在大量潛在的危害是由組件交互引起的,目前關于IMA系統(tǒng)安全性的分析與驗證的研究較少,且還沒有很好地解決這方面的問題。針對這些現(xiàn)有研究中的不足,本文完成了如下主要工作:首先,研究了系統(tǒng)理論事故模型及傳統(tǒng)失效事件鏈模型,并比較了基于系統(tǒng)理論危害分析方法與傳統(tǒng)的危害分析方法的區(qū)別。將安全性視為一種系統(tǒng)屬性,使用基于系統(tǒng)理論的安全性分析方法能夠在IMA中發(fā)現(xiàn)更多的危害因素。其次,現(xiàn)有系統(tǒng)理論事故模型與過程(STAMP)模型多以自然語言來描述系統(tǒng)模型,模型的準確性容易受到分析人員表述能力的影響。本文采用對象約束語言及UML模型圖的方法來對STAMP模型進行嚴格形式化地描述。最后,本文提出一種分層的IMA平臺應用系統(tǒng)安全性分析方法,將IMA應用系統(tǒng)設計中的安全性約束分解到IMA平臺組件與應用程序組件之上,為IMA平臺設計人員與應用開發(fā)人員提供了一個準確的安全性需求;然后提出了一個結合系統(tǒng)理論過程分析(STPA)與模型檢測的安全性分析與驗證方法,通過實例研究,結果表明系統(tǒng)理論以及STPA方法可以更適用于IMA的安全性分析。
【關鍵詞】：綜合模塊化航空電子 安全性分析 應用程序 系統(tǒng)理論過程分析方法 安全性驗證
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V243
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 縮略詞10-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 論文組織結構16-17
• 第二章 相關基礎知識17-31
• 2.1 IMA系統(tǒng)17-19
• 2.1.1 綜合模塊化航空電子系統(tǒng)發(fā)展階段17
• 2.1.2 IMA系統(tǒng)相關定義及其通用開放式架構17-19
• 2.2 ARINC653標準19
• 2.3 ARP4761安全性評估過程19-23
• 2.3.1 功能危害性分析（FHA）20-22
• 2.3.2 初步系統(tǒng)安全性評估（PSSA）22
• 2.3.3 系統(tǒng)安全性評估（SSA）22-23
• 2.4 基于系統(tǒng)理論事故模型的危害分析方法23-27
• 2.4.1 STAMP概述23-25
• 2.4.2 STPA方法25-27
• 2.5 對象約束語言27-28
• 2.6 模型檢測28-30
• 2.6.1 型檢測過程28-29
• 2.6.2 線性時序邏輯29
• 2.6.3 模型檢測工具29-30
• 2.7 本章小結30-31
• 第三章 基于STPA的IMA平臺應用系統(tǒng)的危害分析方法研究31-41
• 3.1 安全性分析方法比較31-32
• 3.1.1 事故的因果關系模型31
• 3.1.2 ARP4761安全性評估過程與STPA危害分析方法比較31-32
• 3.2 STAMP模型構建方法32-35
• 3.2.1 使用OCL描述過程模型33-34
• 3.2.2 使用UML描述控制算法34-35
• 3.3 IMA平臺應用系統(tǒng)安全性分析過程35-36
• 3.4 IMA平臺上應用的安全性分析與驗證方法36-40
• 3.4.1 生成應用軟件的安全性需求38-39
• 3.4.2 形式化描述安全性需求39
• 3.4.3 應用軟件安全性驗證39-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 IMA平臺應用系統(tǒng)實例危害分析41-59
• 4.1 IMA平臺應用系統(tǒng)介紹41-42
• 4.2 IMA平臺功能危害分析42-47
• 4.2.1 ARINC653標準的IMA平臺42
• 4.2.2 IMA平臺危害與控制結構42-44
• 4.2.3 分區(qū)控制系統(tǒng)危害分析44-47
• 4.3 IMA平臺上應用的安全性分析與驗證47-58
• 4.3.1 襟翼系統(tǒng)與襟翼系統(tǒng)控制應用47-48
• 4.3.2 襟翼控制應用安全性需求提取48-55
• 4.3.3 形式化描述襟翼控制應用安全性需求55-56
• 4.3.4 襟翼控制應用安全性驗證56-58
• 4.4 結果分析58
• 4.5 本章小結58-59
• 第五章 總結與展望59-61
• 5.1 工作總結59-60
• 5.2 研究展望60-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65-66
• 在學期間的科研成果及發(fā)表的學術論文66

【參考文獻】

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本文編號：1065771