مدل سازی و ارزیابی صوری سامانه کنترل پرواز هواپیما با استفاده از زبان aadl

سامانه های اویونیک از نظر قابلیت اتکاپذیری جزو قابل اطمینان ترین تجهیزات الکترونیکی هستند. این سامانه ها در یک شبکه نسبتا پیچیده با سایر سامانه ها تعامل دارند و به صورت بلادرنگ وظایف محوله را اجرا می کنند. طراحی این سامانه ها از استخراج نیازمندی ها تا پیاده سازی و ارزیابی نهایی باید مطابق استانداردهای هوایی انجام شود به طوری که ضمن ارائه کارکردهای مورد نیاز، ایمنی سخت افزار و نرم افزار آن نیز قابل اثبات باشد. در مراحل اولیه طراحی، که معماری سطح بالای سامانه ها و سیستم کلی متشکل از آن ها طراحی می شود و جزئیات سخت افزاری و نرم افزاری آن مشخص نیست روش های صوری یک ابزار قدرتمند برای توصیف و ارزیابی سامانه ها فراهم می کنند. در روش های صوری مشخصه ها و رفتار سیستم به زبان ریاضی و منطقی توصیف می شود و از مدل حاصل برای تحلیل عملکرد آن استفاده می شود. از جمله مزیت های روش صوری، پردازش خودکار قوانین و فرضیه های حاکم بر رفتار سیستم و آزمودن سخت افزار و نرم افزار اجزای مختلف آن قبل از نهایی شدن طرح است. زبان aadl یکی از رایج ترین زبان های تحلیل و طراحی معماری است که ویژگی های آن در قالب استاندارد sae as5506 تدوین شده است. این زبان مبتنی برگرافیک و متن است و برای بیان معماری نرم افزاری سامانه ها، بر اساس مدل های ارائه شده مورد استفاده قرار می گیرد. در این پروژه به تحلیل و طراحی صوری سامانه کنترل پرواز هواپیما، به عنوانی یکی از مهم ترین و پیچیده ترین سامانه های اویونیک هواپیما، پرداخته شده است. در ابتدا نیازمندی های سامانه کنترل پرواز با توجه به کارکردهای یک هواپیمای مسافری تجاری استخراج شد. سپس بر اساس نیازمندی های سامانه و همچنین مشخصات مدل های مشابه، یک معماری سطح بالا برای سامانه کنترل پرواز ارائه شد. این معماری توسط نرم افزار تحلیل و مدل سازی aadl به صورت صوری مدل سازی شد. در ادامه ویژگی ها و خصوصیات اجزای مختلف سیستم شامل ورودی-خروجی ها، ارتباطات و اجزای داخلی هر سیستم به مدل مورد نظر اضافه گردید. برای سیستم ها و زیر سیستم های مختلف، مدل های خطا، وضعیت انتشار خطا، تاخیر مسیرها، توان محاسباتی مورد نیاز برای هر فرایند پردازشی و پیوند نرم افزار و سخت افزار در همه بخش های سخت افزاری و نرم افزاری مدل لحاظ گردید. مدل صوری طراحی شده با استفاده ابزارهای aadl و سایر ابزار جانبی مانند agree مورد تحلیل قرار گرفت و بر اساس نتایج حاصل نقص های آن برطرف گردید. در نهایت حالت های خطا، تجزیه و تحلیل های درخت نقص، تحلیل مخاطرات کارکردی، تحلیل لایه های مختلف خطا در سیستم، پیوند سخت افزاری و نرم افزاری، تخصیص منابع محاسباتی مورد نیاز پردازنده و تاخیر مجاز مسیرهای انتقال داده مورد مقایسه و بررسی قرار داده شد و علاوه بر مشخص شدن نقاط حیاتی و کلیدی سیستم یک مدل قابل استناد برای پیاده سازی سامانه کنترل پرواز هواپیما ارائه گردید.