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符合ISO 26262标准的模型验证技术

发布时间:2020-05-22 16:21   类型:基础知识   人浏览
        2020年,疫情影响着我们每个人的生活。
        这一年,终将被历史记住。
        这一年,每个人戴上防护口罩,保护自己和家国。
        这一年,很多人参与线上学习,get新技能为工作加油。
        这一年,蛮多人关注汽车ISO26262,坚定践行道路安全卫士。

        汽车行业,越来越多企业取得了ISO26262流程认证、产品认证。随着软件功能比重加大,符合ISO26262标准的软件开发过程,借助MBD技术构建模型,软件的验证当然也要考虑模型的静态验证(基于模型的规范检查)、模型的动态验证(基于模型的动态测试)。

        这一篇,我们介绍下,符合ISO26262标准软件要求,采用MBD开发方式,如何进行模型的验证,如何做好软件的“防护服”或“防护口罩”,进而提升软件安全性。与大家分享结合模型形式的ISO 26262软件验证要求、验证流程及实践。


软件验证“口罩防护”,功能安全“绿码通行”

ISO 26262 软件验证要求

软件开发启动阶段建模指南要求

——摘自ISO 26262-6:2018,Table1

•  1a执行低复杂性:通过多个度量指标,来度量模型的复杂性,比如:
    ♦  Number of subsystems(子系统个数)
    ♦  Number of blocks(模块个数)
    ♦  Number of linked library(链接库的个数)
    ♦  Number of charts(Chart个数)
    ♦  Number of all objects in the chart(Chart中对象个数)
    ♦  Number of states(状态个数)
    ♦  Number of transitions(转移个数)
    ♦  Number of MATLAB function(ML函数个数)
    ♦  Number of stateflow code lines(SF代码行数)
    ♦  Effective lines of MATLAB function code metric(ML代码有效行数)
    ♦  Subsystem depth(子系统深度)
    ♦  Data and structure layer separation(数据和结构分层)
    ♦  Cyclomatic Complexity (Local, Global)(圈复杂度)

        其中,圈复杂度是备受企业关注的模型度量指标,它表征着模型中独立路径的个数。该指标的阈值约束,能够指导模型优化,有利于降低模型的负载率。

•  1b使用语言子集、1c使用强数据类型、并发(2018版新增)等其他要求,更多细节展示,请关注5月21日在线研讨会,将为大家一一阐述。

ISO 26262 软件验证流程

        软件验证分为静态验证、动态验证2个方面,我们重点来看看如何对模型进行静态验证、动态验证。
•  模型静态验证,概要理解为模型规范检查。
    ♦  模型静态验证要求:

静态验证方法

——摘自ISO 26262-6:2018,Table7

        1b结对编程(2018版新增),可以通过2人组合方式火花碰撞解决潜在问题。

        1d半形式验证,通过语法分析,借助自动化工具,快速进行模型规范检查,修改。更多细节展示,请关注5月21日在线研讨会,将为大家一一阐述。

    ♦  模型静态验证工作流程:
Step1:定建模规范集合,借助企业经验/行业标准规范/第三方推荐,定制出符合项目/产品要求的建模规范。行业标准规范,比如MAAB/HIS/MISAR_AC_SLSF等。
Step2:搭建建模规范自动化工具,把Step1中定义的建模规范集合,通过静态的模型语法分析进行自动化分析。规范检查工具,比如用户自定义开发脚本/第三方专业工具如MI等。
Step3:发布及应用,导出模型规范检查报告。
Step4:根据报告追溯模型不符合规范之处,变更模型。
Step5:重复Step2,最终按Step3终版报告。


模型静态验证—工作流

•  动态验证方面,即我们经常会做的一项活动,动态测试。

    ♦  模型动态验证要求:以模型为测试对象,通过测试要求、测试方法、测试用例、覆盖率要求进行一些约束。以单元验证为例,需要满足以下要求。

动态验证方法

——摘自ISO 26262-6:2018,Table7

        1n模型代码间的背靠背测试,模型作为一个“背”,模型自动生成的代码作为一个“背”,给与两个同样的激励,来对比输出结果。

        其他方面,1j基于需求测试、1k接口测试、1l故障注入测试 等,更多细节展示,请关注5月21日在线研讨会,将为大家一一阐述。

动态验证生成测试用例方法

——摘自ISO 26262-6:2018,Table8

        模型动态验证,需要通过一定的方法,来分析test case。比如1c边界值法,可以根据需求的边界,比如有上边界a、下边界b,一般可以取:下边界略小、下边界、下边界略大、边界间普通值、上边界略小、上边界、上边界略大值,生成test case。

        其他方面,1a基于需求分析、1b等价类生成与分析等,更多细节展示,请关注5月21日在线研讨会,将为大家一一阐述。

结构覆盖率要求

——摘自ISO 26262-6:2018,Table9

        评价动态验证是否充分,首要满足需求覆盖率。其次,要考虑结构覆盖率指标。如不满足,需要提供充分的证据来说明达不到覆盖率的原因。

        1b分支覆盖,结合模型来理解,也叫判定覆盖(DC),使得模型中每个判断的取真分支和取假分支至少经历一次,即判断的真假均曾被满足。以下图模型为例:


分析模型结构覆盖率

        可以通过以下测试用例,达到分支覆盖率要求:

测试用例

        其他方面,1a 语句覆盖、1c MC/DC覆盖等,更多细节展示,请关注5月21日在线研讨会,将为大家一一阐述。

    ♦  模型动态验证工作流程:
Step1:制定测试计划、策略
Step2:编写测试用例
Step3:构建测试工程
Step4:导出测试报告(问题清单)
Step5:根据报告/问题修改模型
Step5:重复Step2(补充测试用例)- Step5
Step6:导出最终测试报告

        在模型动态验证过程中,可以选择不同的测试环境,来执行测试。

选择不同的模型动态验证环境

ISO 26262 软件验证实践

        在此,也结合ISO 26262 的V流程,小编也给大家分享下模型静态验证+模型动态验证的项目实践总览,欢迎大家围观。
•  帮助用户构建模型静态验证规范集合及辅助环境:


模型静态验证规范集合及辅助环境


模型静态验证—工程化

•  帮助用户安全功能安全要求,构建一体化基于模型动态验证(动态测试)平台:


符合功能安全的一体化基于模型动态验证(动态测试)平台





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