[发明专利]基于SMT的车载控制器软件半形式化需求验证系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于SMT的车载控制器软件半形式化需求验证系统及方法，包括：半形式化软件需求规范化模块M1，用于对半形式化的车载控制器软件需求进行自动转换，生成能够被SMT求解器识别的合取范式形式输入；约束条件建立模块M2，用于根据上级系统需求和系统设计，抽取、归纳并建立针对软件功能的约束条件；需求验证模块M3，用于对格式转换后的输入软件需求根据约束条件进行求解，验证软件需求的正确性以及与上级需求和设计的一致性。与现有技术相比，本发明具有利用形式化理论工具对半形式化的软件需求进行准确、高效地验证等优点。

技术领域

本发明涉及一种轨道交通车载控制器软件半形式化需求验证系统，尤其是涉及一种基于SMT(可满足性模理论)的车载控制器软件半形式化需求验证系统及方法。

背景技术

随着我国轨道交通行业高速发展，车载控制器软件的功能需求日益复杂，给相关的软件质量保证工作带来很的压力。工业数据显示大约50％的产品缺陷是由于需求的质量不到位造成的，大约80％的返工工作量可以追溯到需求缺陷，尤其是对轨道交通车载控制器这类高可信嵌入式软件而言，其需求规范的缺陷将造成不可估量的财产损失和人员伤亡；另一方面，需求的遗漏和错误往往具有很强的隐蔽性，需求分析阶段的缺陷如果不能得到及时纠正，将在后续阶段造成极大影响，缺陷发现得越晚，修改的代价就越高。

所以，软件需求规范的正确性验证对于整个软件质量保证体系显得尤为重要。目前，高可信嵌入式软件多以状态机、真值表、序列图、流程图为主的半形式化的描述方式，但是相应的需求验证方法主要是文档评审和原型示范等技术，对于验证人员的经验和责任心要求极高。

且此种人工验证需求的方法存在以下不足：(1)由于是人工检查，可能会存在检查不到位、出现遗漏的情况，乃至无法达到预期的验证效果。(2)人工验证本质还是经验行为，对验证人员能力要求极高，同时缺少统一的规范和标准，在质量和效率方面可以提升的空间有限。

因此，如何实现一种能解放验证人员的人力，同时又能高效地对车载控制器软件需求进行自动化的检查和分析方法就变得越来越紧迫。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于SMT的车载控制器软件半形式化需求验证系统及方法，利用形式化理论工具对半形式化的软件需求进行准确、高效地验证。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于SMT的车载控制器软件半形式化需求验证系统，包括：

半形式化软件需求规范化模块M1，用于对半形式化的车载控制器软件需求进行自动转换，生成能够被SMT求解器识别的合取范式形式输入；

约束条件建立模块M2，用于根据上级系统需求和系统设计，抽取、归纳并建立针对软件功能的约束条件；

需求验证模块M3，用于对格式转换后的输入软件需求根据约束条件进行求解，验证软件需求的正确性以及与上级需求和设计的一致性。

所述的约束条件建立模块M2建立的约束条件能够被SMT求解器识别，并通过结合了背景理论的一阶逻辑公式刻画出来，作为SMT求解器的输入。

一种基于SMT的车载控制器软件半形式化需求验证系统的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在半形式化软件需求规范化模块中，将半形式化的车载控制器软件需求进行格式上的转换，生成合取范式；

步骤S2：在约束条件建立模块中，对车载控制器软件需求的上级需求和设计进行抽取、归纳后，建立约束条件；

步骤S3：需求验证模块利用SMT求解器，对格式转换后的输入软件需求根据约束条件进行求解，检查软件需求是否能满足约束条件。