理解安全关键无人机软件中的边界函数
软件工程
2021-02-16 v1
摘要
无人机（UAV）是一种以安全关键需求著称的新兴计算平台。本文对一个广泛使用的开源无人机软件框架 Paparazzi 进行实证研究，旨在从自底向上的现场开发者视角理解无人机软件的安全关键问题。我们将焦点置于边界函数（BF）的使用上，即 Paparazzi 开发者注入的针对变量取值范围的运行时检查。通过对 Paparazzi 自动驾驶软件中边界函数的深入分析，我们发现大量（109 个实例）被用于约束对无人机信息物理本质至关重要的安全关键变量，例如其推力、速度和传感器值。本研究的新颖贡献有两点。首先，我们采用静态方法对所有 BF 实例进行分类，提出一种基于数据类型的五类新颖分类法，细致洞察 BF 在保障无人机系统安全中的作用。其次，我们通过差分方法动态评估 BF 使用的影響，确立有无 BF 时无人机行为的差异。这种静态与动态双管齐下的方法共同揭示了鲜有研究的安全关键无人机软件系统设计空间。
引用
@article{arxiv.2102.07020,
title = {Understanding Bounding Functions in Safety-Critical UAV Software},
author = {Xiaozhou Liang and John Henry Burns and Joseph Sanchez and Karthik Dantu and Lukasz Ziarek and Yu David Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.07020},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 7 figures, to be published in ICSE 2021