软硬件综合系统软件需求建模及可靠性综合试验、分析、评价技术

　　随着科学技术的发展，特别是近二十年来，各项技术取得了突破性的进展，使得现代的各种系统朝着综合化、信息化的方向迅猛发展，导致系统变得越来越复杂。这种复杂性不仅体现在系统的结构和规模上，还体现在系统的动态特性、工作条件和功能层次上，这使得对系统可靠性的研究变得越来越困难。本书主要针对软硬件综合系统，从系统的软件需求建模及可靠性综合试验、分析、评价技术等方面展开研究。上述研究工作具有重要的理论与应用价值，也将有助于指导软件密集型系统的设计、维护，并为系统的进一步完善奠定基础。

　　胡璇，北京航空航天大学博士毕业，就职于工业和信息化部电子第五研究所，致力于软件可靠性技术的研究和实践。发表SCI，EI及核心期刊论文20余篇。论文Researches on software requirements elicitation approach of the aviation electronics systems based on multi-ontology”及The orthogonal defect classification-based software error pattern ontology construction researches获ICACT 2020（韩国）优秀论文奖。论文The reliability evaluation method of software and hardware integrated systems based on belief reliability获WCSE 2020（上海）优秀论文报告奖。论文产业技术基础公共服务平台建设聚焦三大重点领域产业 助力制造强国战略”获工业和信息化部首届青年干部论文大赛二等奖。参与编写《可靠性设计》。

第1章 绪论\t1
1．1 可靠性理论的发展\t1
1．2 几个基本概念\t2
1．3 常规可靠性的数学表征\t3
1．4 软件工程与软件可靠性\t5
1．4．1 软件工程的内涵及目标\t6
1．4．2 软件需求工程及需求抽取\t6
1．4．3 软件可靠性\t9
1．4．4 软件工程与软件可靠性的关系\t11
1．5 传统系统可靠性建模与分析\t13
1．6 软硬件综合系统可靠性\t15
1．7 确信可靠度\t16
参考文献\t17
第2章 软件缺陷、故障及失效\t20
2．1 几个基本概念\t20
2．2 软件缺陷分类\t23
2．2．1 Goel软件缺陷分类法\t24
2．2．2 Thayer软件缺陷分类法\t25
2．2．3 层次化软件缺陷分类法\t26
2．3 已有软件缺陷分类法的不足\t35
参考文献\t36
第3章 软件测试\t37
3．1 静态测试技术\t38
3．2 动态测试技术\t39
3．2．1 动态测试的特点\t39
3．2．2 黑盒测试和白盒测试\t40
3．3 软件可靠性测试\t42
3．3．1 软件可靠性测试概念\t42
3．3．2 软件可靠性测试过程\t43
参考文献\t46
第4章 软件缺陷模式及软件需求缺陷模式\t48
4．1 软件缺陷模式定义及场景的产生\t49
4．1．1 软件缺陷模式定义\t49
4．1．2 软件缺陷模式场景的产生\t52
4．2 软件需求缺陷模式定义及场景的产生\t53
4．2．1 软件需求缺陷模式定义\t54
4．2．2 软件需求缺陷模式场景的产生\t59
4．3 软件需求缺陷模式实例\t61
参考文献\t62
第5章 软件需求缺陷模式本体表示\t65
5．1 本体概述\t66
5．1．1 本体发展历史及定义\t66
5．1．2 本体结构与本体语言\t67
5．1．3 本体类型及建模方法\t70
5．1．4 本体编辑工具\t74
5．1．5 本体集成\t75
5．1．6 本体评价\t75
5．2 领域相关软件需求缺陷模式本体表示\t76
5．2．1 需求模型及环境框架构建\t76
5．2．2 两种情况下的软件需求缺陷模式本体表示\t77
参考文献\t80
第6章 多本体需求知识框架的建立\t84
6．1 基于面向对象本体方法\t85
6．2 知识模型\t86
6．3 软硬件综合系统需求知识本体构建\t88
6．3．1 航电系统简介\t88
6．3．2 航电系统需求知识本体构建方法论\t89
6．3．3 航电系统多本体需求知识框架结构\t96
6．4 实例验证\t102
6．4．1 实验背景\t102
6．4．2 UAV FCMS软件需求抽取本体构建及地理本体构建\t103
参考文献\t132
第7章 基于多本体需求知识框架的软件需求抽取\t137
7．1 现有需求抽取过程中存在的问题\t138
7．2 基于多本体的需求抽取\t139
7．2．1 基于多本体的需求抽取流程\t139
7．2．2 基于多本体需求抽取的优点\t164
7．3 基于多本体需求抽取案例\t164
参考文献\t166
第8章 可靠性试验\t168
8．1 可靠性试验类型\t168
8．2 可靠性鉴定试验\t170
8．2．1 二项试验\t170
8．2．2 序贯试验\t172
8．3 传统可靠性试验的不足\t175
参考文献\t175
第9章 软硬件综合系统可靠性综合试验技术\t176
9．1 可靠性试验的任务剖面信息扩充\t176
9．1．1 基本概念\t176
9．1．2 任务剖面信息扩充\t179
9．2 软硬件综合系统可靠性综合试验设计\t180
9．2．1 单任务剖面匹配及软件可靠性测试剖面设计\t180
9．2．2 软件可靠性测试用例生成\t185
9．2．3 软件可靠性测试用例个数的确定\t188
9．2．4 软件可靠性测试充分性的判定\t190
9．2．5 多任务剖面下软件可靠性测试剖面设计及测试用例生成\t196
参考文献\t197
第10章 软硬件综合系统可靠性综合试验的软件测试用例优化\t199
10．1 可靠性综合试验中测试用例生成总体方案\t199
10．2 基于CMC的软硬件综合系统状态模型构建\t201
10．3 无约束的软件测试用例优化方法\t203
10．4 带有时间资源约束的软件测试用例优化\t204
参考文献\t207
第11章 软硬件综合系统可靠性分析\t208
11．1 基于HSRN的复杂系统可靠性分析\t208
11．1．1 SRN的定义\t208
11．1．2 SRN的层次化\t209
11．1．3 HSRN的度量\t209
11．1．4 HSRN的等效变换\t210
11．1．5 HSRN模型求解\t212
11．2 基于HSRN的飞控计算机系统可靠性分析\t213
11．2．1 余度技术\t213
11．2．2 某型飞机电传主飞控计算机结构\t214
11．2．3 分层混合建模分析\t215
11．3 基于Markov过程的系统可靠性分析\t219
11．3．1 双机热备系统分析\t220
11．3．2 双机热备系统可靠性模型\t220
11．3．3 双机热备系统可靠性分析\t222
11．4 基于飞行剖面的任务可靠性模型\t223
11．4．1 飞行剖面定义\t223
11．4．2 飞行剖面折合系数\t224
11．4．3 可靠性模型\t225
11．4．4 作战飞机任务可靠性评估\t226
11．4．5 考虑内场故障数据的任务可靠性评估\t227
参考文献\t228
第12章 软硬件综合系统安全性分析\t229
12．1 软件系统安全性分析\t229
12．1．1 软件系统的安全性工作\t229
12．1．2 软件系统安全性分析项目\t230
12．2 软件系统级FMEA知识本体构建\t233
12．2．1 软件系统级FMEA过程模型\t234
12．2．2 软件系统级FMEA知识多本体框架\t235
12．2．3 软件系统级FMEA知识本体定义\t235
12．3 软件系统级模糊FMEA\t239
12．3．1 基于软件模块复杂度的风险因子评估\t239
12．3．2 基于熵权和模糊TOPSIS的故障模式评级\t241
12．3．3 实例验证\t243
12．4 软硬件综合FMEA\t252
12．4．1 软硬件综合故障生命周期\t252
12．4．2 软硬件综合故障模式\t253
12．4．3 软硬件综合FMEA本体结构\t264
12．4．4 基于软硬件综合故障（模式）的软件测试用例生成\t277
参考文献\t281
第13章 基于确信可靠度的软硬件综合系统可靠性评价\t284
13．1 确信可靠度定义\t284
13．2 软硬件综合系统认知不确定因子的确定\t285
13．2．1 FMEA应用效果评价\t285
13．2．2 软硬件可靠性综合试验应用效果评价\t289
13．2．3 认知不确定因子的计算\t292
13．3 实例验证\t292
参考文献\t295