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安全相关软件的设计方法研究及应用

作　者: 刘攀峰
导　师: 段会龙；陈祥献
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 列车自动防护模型驱动开发代码自动生成形式化数据流 XML
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
引　用: 0次
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内容摘要

软件越来越多的被应用于我们日常生活中的各个方面,包括航空航天、轨道交通、医疗信息系统、通信系统等。在这些领域,软件的安全性显得非常的关键,尤其是当软件失效造成的灾难或事故会导致生命危险或巨大的财产损失。本文基于安全相关领域现存开发方法的优点和不足,以轨道交通领域列车自动防护系统(ATP, Automatic Train Protection)为例进行研究,研究了基于模型驱动的代码自动生成方法,旨在提高软件的安全性,主要工作体现在以下方面：1.以软件开发的现状及方法和模型为基础,综合分析了安全领域软件开发的方法。根据ATP系统开发中面临的挑战和现有开发方法的不足,提出利用基于模型驱动和自动代码生成的方法来开发ATP系统软件。2.在分析基于通信的列车运行控制系统(CBTC, Communications Based Train Control)的车载ATP子系统功能和接口特点的基础之上,设计ATP模型的数据结构和模型元素,这也是本文的重点。本研究建立了ATP系统的接口模型,架构模型及功能模型。ATP的功能模型由数据流图模型或状态机模型实现,描述了功能单元的输入输出变量及其内部详细的数据流程。3.设计并实现了ATP代码自动生成辅助工具平台。此平台可以采用图形化的界面实现系统模型的建立,并生成XML格式的模型描述文件；采用XML+XSLT技术,设计具体业务的代码格式模板,自动生成目标代码。通过对课题的研究,本文得出以下结论：基于模型驱动的开发方法避免了人工编写代码,使开发者更关注于模型的精确性而不是代码,保持了设计和代码的一致性,提高了软件系统的安全性；同时,自动生成的方法使代码更新变得更为高效和便捷,提高了软件质量和开发效率。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 引言  11-18
  1.1 选题的目的及意义  11-12
  1.2 安全相关系统研究现状  12-16
    1.2.1 安全相关系统概况  12-13
    1.2.2 CBTC系统概况  13-15
    1.2.3 安全相关软件设计方法  15-16
  1.3 研究内容  16-18
2 安全相关软件开发过程及方法  18-27
  2.1 软件开发现状  18
  2.2 软件开发过程模型  18-22
    2.2.1 瀑布模型  19-20
    2.2.2 原型模型  20-21
    2.2.3 迭代螺旋模型  21-22
  2.3 安全软件开发  22-27
    2.3.1 安全软件开发模型  22-24
    2.3.2 安全软件开发方法  24-25
    2.3.3 ATP系统开发方法  25-26
    2.3.4 ATP系统开发中的挑战  26-27
3 ATP系统建模基础  27-34
  3.1 系统主要功能  27-29
  3.2 系统主要接口  29-31
  3.3 模型元素描述  31-32
  3.4 模型数据结构  32-33
  3.5 系统建模原则  33-34
4 ATP系统模型设计  34-53
  4.1 ATP模型结构  34-35
  4.2 安全限制规则  35-36
  4.3 ATP接口模型  36-43
    4.3.1 车辆接口模型  37-39
    4.3.2 测速设备接口模型  39-40
    4.3.3 查询器接口模型  40-42
    4.3.4 通信接口模型  42-43
  4.4 ATP结构模型  43-48
    4.4.1 结构模型描述  43-45
    4.4.2 层次模型结构  45-46
    4.4.3 星形模型结构  46-48
  4.5 ATP功能模型  48-53
    4.5.1 功能模型描述  48-49
    4.5.2 功能模型节点  49-51
    4.5.3 功能模型连接  51-53
5 ATP模型代码生成  53-59
  5.1 代码生成技术优点  53-54
  5.2 代码自动生成技术  54-58
    5.2.1 XML定义及特点  54-55
    5.2.2 XSLT定义及组成  55-56
    5.2.3 XSLT转换原理  56-58
  5.3 XML模型文件到代码生成  58-59
6 ATP代码自动生成系统设计与实现  59-66
  6.1 系统总体没计  59-61
    6.1.1 系统开发环境  59
    6.1.2 系统逻辑结构  59-60
    6.1.3 系统功能结构  60-61
  6.2 系统实现  61-64
  6.3 结果分析  64-66
7 总结与展望  66-68
参考文献  68-71
作者简介  71

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