飞行器研制中的软件工程

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1、飞行器研制中的软件工程章文晋zwjok@buaa.edu.cn工程系统工程系Dept.ofProjectSystemsEngineering概述在当代采用高新技术的飞行器研制中，系统工程与软件工程是密不可分的。这不仅是因为现代飞行器中装备了大量的软件，而且由于在飞行器研制中纯粹的软件开发和开发组织是少见的。软件多是与系统一起开发，并集成到系统中。因此迫切需要将软件工程，乃至软件采办与系统工程集成在一起。概述软件质量特性软件的质量模型软件质量的Pareto原理软件质量与软件工程化现代软件开发与管理的三维模型时间维——对软件生存期的全过程控制过程是指通过人员、设备、器材和规程的交互作

2、用，以期提供一个规定的服务，或生产一个规定的产品。时间维——对软件生存期的全过程控制软件过程管理的关键活动过程控制要点软件开发过程应当是可度量、可控、可改进的软件开发过程应按时间顺序划分各子过程，对各子过程应确定各控制点清楚地描述过程中的各项活动、任务及其结果，特别是应标识出对软件项目成功至关重要的任务使用正确的、解析的质量参数，对软件开发过程提供有效的质量度量在软件开发过程中，应将管理活动与工程活动结合起来在软件开发过程中，必须认真进行软件工程的实践标识软件开发过程中的风险领域，确定描述与跟踪各风险因素的方法和降低风险的途径时间维——对软件生存期的全过程控制时间维——对软件生存

3、期的全过程控制软件生存期各阶段的过程控制空间维——软件关键质量因素的全方位管理软件质量的全方位管理是对影响软件质量的各个关键要素进行严格管理，使软件开发按照软件质量要求规范化地实施三位一体的软件开发管理模式软件开发者的自我管理——个体软件过程（PSP）软件开发者的团队管理（TSP）——小组软件过程TSP的简单框架小组及其角色的管理目标及其度量评价软件能力成熟度名模型（CMM）从CMM到集成的能力成熟度模型（CMMI）三位一体的软件开发管理模式下一代飞行器研制中的软件可靠性问题美国F-22的教训F-35软件可靠性的实施下一代飞行器研制中的软件可靠性工程美国F-22的教训F-22是目

4、前美国空军飞机中最复杂的软件密集系统F-22软件控制着飞机上80%的功能，其费用占飞机工程与制造研制费用的30%IBM公司主要经验：认真实施软件工程特别加强软件测试1.认真实施软件工程F-22软件开发强制性要求遵循MIL-STD-2167A标准F-22软件开发强制性要求采用Ada军用标准语言为降低风险，F-22航空电子软件是分块批次开发的采用综合产品组（IPT）软件开发团队的成员采用相同的软件开发环境重视软件工程师的培训美国F-22的教训F-22航空电子软件开发采用的是多V模型的开发方法F-22上的航空电子硬件和软件开发共用了4批次1.0批次（1999年上半年）2.0批次（199

5、9年下半年）3.0批次（2000年4月）4.0批次（2005年）美国F-22的教训2.特别加强软件测试航空电子综合实验（AIL）飞行实验台（FTB）试验F-22研制试验飞机飞行试验美国F-22的教训美国F-22的教训3.F-22在飞行试验中出现的软件可靠性问题美国空军要求F/A-22整个软件包工作20小时不会发生任何1个航电组件实效的问题。在2003年2月的试验中，3小时飞行试验出现1次软件错误F-22飞行试验过程中，出现的众多航空电子软件可靠性问题在于各个组件之间的综合，在技术上遇到的最大挑战是实现多传感器的数据融合研制进度延后一年半，费用超支8.76亿美元后，美国空军称，F-

6、22已解决了航空电子软件可靠性问题，并称，“软件可靠性已不再是问题”由于软件问题，F-22的座舱系统每运行2小时就要关闭一次。航空电子软件可靠性的问题能造成部分航空电子系统如雷达处于异常状态，甚至完全不能运行。在这种条件下，试飞员必须重新启动F-22航空电子系统3.F-22在飞行试验中出现的软件可靠性问题新问题产生：飞控有关的软件问题全球定位系统问题美国F-22的教训2004年12月20日，一架美军F/A-22猛禽战斗机坠毁。此前F/A-22战斗机的原型机YF-22由于软件问题在降落时发生过一次坠毁事故2007年2月，美国空军12架F-22A战斗机从夏威夷飞往日本，途经国际日期变

7、更线时，飞机上的全球定位系统纷纷失灵，多个电脑系统发生崩溃，多次重启均告失败对87架F-22A进行全面检查，对有问题的软件系统实施修改升级1.F-35软件特点软件庞大、复杂：软件规模大于680万行的代码软件开发组织：庞大、复杂，多公司配合，国际化团队，多地点软件开发产品开发管理：全面的软件计划、标准及度量，保证有组织的软件开发工作F-35软件可靠性的实施2.F-35软件可靠性的实施建立了软件管理团队强调软件可靠性是软件产品质量和软件产品完整性的一个指标，并要求在软件开发过程和系统