可信的航天嵌入式控製軟件開發技術 [Development technology for dependable space embedded control software] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊孟飛，顧斌，郭嚮英 等 著

圖書標籤:

• 航天軟件
• 嵌入式係統
• 可靠性工程
• 軟件開發
• 控製軟件
• 空間係統
• 軟件測試
• 形式化方法
• 安全關鍵係統
• 實時係統

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118112665

版次：1

商品編碼：12356563

包裝：精裝

外文名稱：Development technology for dependable space embedded control software

開本：16開

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠版紙

頁數：176

正

內容簡介

　　《可信的航天嵌入式控製軟件開發技術》主要介紹航天嵌入式控製軟件可信保障技術體係及其關鍵技術。首先從近年來的實際案例提煉齣影響航天嵌入式軟件可信性的十大可信問題，針對這些關鍵可信問題，從問題、階段、方法、工具和度量五個維度進行研究，形成瞭具有五維體係結構的可信性保障技術體係；然後，重點論述瞭需求建模與驗證、程序實現正確性保障、嵌入式軟件形式化驗證等關鍵問題的解決方案；最後依據可信保障技術體係的需求，介紹瞭構建嵌入式軟件可信保障集成環境的集成方法、體係架構和關鍵技術。
　　《可信的航天嵌入式控製軟件開發技術》針對嵌入式軟件研製中的實際問題給齣係統的解決方案，實用性強，對於在航天行業以及航空、兵器、汽車、核電等行業從事嵌入式軟件研製的工程技術人員和係統總體設計人員，具有很好的參考價值。

目錄

第1章 嵌入式軟件可信性保障技術體係
1．1 航天嵌入式控製係統的組成和特點
1．2 航天嵌入式控製軟件中的可信問題
1．2．1 實時性問題
1．2．2 內存使用問題
1．2．3 數據使用問題
1．2．4 計算問題
1．2．5 協議正確性問題
1．2．6 狀態轉換問題
1．2．7 故障處理問題
1．2．8 編譯等價性問題
1．2．9 編碼問題
1．2．10 各階段一緻性問題
1．3 可信保障五維體係結構模型
1．4 實例：時序保障問題分析
1．4．1 需求分析階段的保障
1．4．2 設計階段的保障
1．4．3 編碼階段的保障
1．4．4 測試階段的保障
1．4．5 方法、技術和工具
1．4．6 度量

第2章 航天控製軟件需求建模與驗證
2．1 需求建模語言
2．1．1 建模語法定義
2．1．2 建模語義解釋
2．2 需求性質描述語言
2．2．1 性質描述語法定義
2．2．2 性質描述語義解釋
2．2．3 性質描述模闆
2．3 分析與驗證方法
2．3．1 類型檢查
2．3．2 數據流分析
2．3．3 原型生成與快速仿真
2．3．4 隨機語義
2．3．5 概率模型檢查
2．4 SPRADL應用框架

第3章 程序實現正確性保障
3．1 可信編程規範
3．1．1 禁止使用的C語言特性
3．1．2 語言使用規則
3．1．3 領域相關規則
3．1．4 環境相關規則
3．1．5 檢測工具介紹
3．2 數值性質分析技術
3．2．1 基於抽象解釋的數值性質分析技術
3．2．2 區間抽象域的基本定義及操作
3．2．3 區間抽象域的冪集拓展
3．2．4 基於浮點區間冪集的程序分析方法
3．3 數據競爭預防和檢測技術
3．3．1 典型數據競爭案例及分析
3．3．2 避免數據競爭的設計策略
3．3．3 數據競爭檢測方法及工具
3．4 單元測試用例自動生成技術
3．4．1 測試技術
3．4．2 應用實例
3．5 數字虛擬仿真測試技術
3．5．1 數字虛擬仿真測試平颱的功能
3．5．2 數字虛擬仿真測試平颱構建技術
3．5．3 數字虛擬仿真測試平颱

第4章 嵌入式軟件形式化驗證
4．1 模型檢驗
4．1．1 軟件模型檢驗技術
4．1．2 嵌入式軟件模型檢驗技術
4．1．3 模型檢驗工具
4．1．4 麵嚮源程序的模型檢驗應用舉例
4．2 定理證明
4．2．1 定理證明技術
4．2．2 嵌入式操作係統的形式化驗證舉例

第5章 嵌入式軟件可信保障集成環境
5．1 集成環境的需求和功能
5．2 集成環境的集成方法
5．2．1 集成對象
5．2．2 集成方法
5．3 集成環境實現
5．3．1 集成環境體係架構
5．3．2 集成環境的實現技術
5．3．3 設計實現
5．3．4 工具集成與應用舉例
縮略語
參考文獻

《智造未來：智能製造的關鍵技術與實踐》 內容概述： 本書是一部深度剖析智能製造領域前沿技術與核心實踐的力作。作者以宏觀視角審視瞭工業4.0時代下製造業轉型的深刻變革，並聚焦於實現這一宏偉藍圖所必需的關鍵技術要素，從理論基礎到實際應用，進行瞭係統性的梳理和闡述。書中不僅涵蓋瞭智能製造的核心構成，如物聯網（IoT）、大數據分析、人工智能（AI）、雲計算、邊緣計算、數字孿生等，還深入探討瞭這些技術如何協同作用，驅動製造業實現更高效、更靈活、更可持續的生産模式。 本書的寫作旨在為廣大製造業從業者、技術研發人員、政策製定者以及相關領域的研究學者提供一個全麵、深入的學習和參考平颱。內容選取上，既有對基礎理論概念的清晰解讀，也包含瞭大量國內外最新的技術進展、成功案例和行業洞察。我們力求通過詳實的論述和嚴謹的分析，幫助讀者理解智能製造的本質，掌握實現智能轉型的關鍵路徑，並激發創新思維，共同塑造製造業的未來。 詳細章節解析： 第一部分：智能製造的宏觀圖景與戰略驅動 第一章：工業4.0的時代浪潮與製造業的未來走嚮 本章將追溯工業革命的演進脈絡，從蒸汽時代、電力時代、信息時代，到如今的智能時代，闡述每一次技術飛躍對社會經濟形態的顛覆性影響。 重點分析工業4.0的核心理念，包括互聯互通、信息透明、技術協助以及自主決策等，並解釋這些理念如何重塑傳統的生産製造模式。 探討智能製造對國民經濟、就業結構、全球供應鏈以及可持續發展帶來的深遠影響，為後續技術探討奠定戰略認知基礎。 分析當前全球主要經濟體在智能製造領域的戰略布局和競爭態勢，幫助讀者理解行業發展的宏觀驅動力。 第二章：智能製造的關鍵支撐技術體係 本章將對智能製造的“軟”與“硬”構成進行係統性介紹。 硬件層麵： 詳細闡述先進傳感技術（如MEMS、光學傳感器、化學傳感器等）、智能機器人（協作機器人、移動機器人）、柔性製造係統、增材製造（3D打印）等關鍵設備的技術原理、發展現狀與應用前景。 軟件與通信層麵： 深入剖析工業互聯網（IIoT）的架構與通信協議（如MQTT、OPC UA等），解釋其如何實現設備、係統與人之間的無縫連接。 數據與智能層麵： 引入雲計算、邊緣計算的概念，闡述其在數據存儲、計算與分析中的作用。同時，對大數據分析方法（如統計分析、機器學習、深度學習）在工業場景中的應用進行初步介紹。 係統集成層麵： 探討企業資源規劃（ERP）、製造執行係統（MES）、産品生命周期管理（PLM）等傳統管理信息係統在智能製造中的演進與升級，以及它們與新興技術的集成方式。 第二部分：核心技術深度解析與應用實踐 第三章：物聯網（IoT）在智能製造中的賦能作用 本章聚焦於工業物聯網（IIoT），詳細闡述其技術構成，包括感知層、網絡層、平颱層和應用層。 深入探討各類工業傳感器在數據采集中的重要性，例如溫度、壓力、流量、振動、視覺傳感器等，以及它們如何轉化為有價值的信息。 詳細介紹工業網絡通信技術，包括以太網、Wi-Fi、NB-IoT、LoRa等，以及它們在滿足不同場景下的通信需求（如帶寬、延遲、功耗）方麵的優勢與挑戰。 分析IIoT平颱的功能，如設備管理、數據接入、數據存儲、數據可視化、告警管理等，並介紹國內外主流的IIoT平颱。 通過具體案例，展示IIoT在設備狀態監測、預測性維護、遠程監控、資産追蹤等方麵的成功應用。 第四章：大數據分析與人工智能（AI）驅動的智能決策 本章是智能製造的核心驅動力，將深入剖析大數據分析和人工智能技術。 大數據分析： 詳細講解大數據的“4V”特性（Volume, Velocity, Variety, Veracity）在工業數據中的體現。 介紹大數據處理框架（如Hadoop, Spark）及數據存儲技術（如NoSQL數據庫）。 深入探討數據挖掘算法，包括分類、聚類、關聯規則挖掘、異常檢測等，以及它們在質量檢測、故障診斷、生産優化中的應用。 人工智能（AI）： 機器學習（ML）： 詳細介紹監督學習（迴歸、分類）、無監督學習（聚類、降維）、強化學習在工業場景下的應用，如預測性維護、工藝參數優化、能耗管理等。 深度學習（DL）： 重點講解捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等在機器視覺（産品缺陷檢測、場景識彆）、自然語言處理（設備日誌分析）、時間序列預測（生産負荷預測）等領域的突破性應用。 其他AI技術： 簡要介紹專傢係統、知識圖譜在工業知識沉澱與推理中的作用。 AI與大數據結閤： 強調AI算法如何在海量工業數據中挖掘深層模式，實現更精準的預測和更智能的決策。 第五章：雲計算與邊緣計算在智能製造中的協同部署 本章探討數據處理與計算能力的空間分布，以及雲計算和邊緣計算如何協同工作。 雲計算： 詳細介紹雲計算的優勢，如高可擴展性、按需服務、成本效益等，以及其在企業級數據中心、SaaS、PaaS、IaaS等服務模式中的應用。 闡述雲計算如何支持大規模數據存儲、復雜的AI模型訓練、企業級應用部署等。 分析在智能製造中，雲計算在提供強大算力、數據分析平颱、協同工作環境等方麵的價值。 邊緣計算： 闡釋邊緣計算的概念，即在數據源附近進行本地計算和處理。 深入探討邊緣計算的優勢，如降低網絡延遲、提高響應速度、保障數據安全和隱私、減少網絡帶寬占用等。 介紹邊緣計算在實時數據處理、本地決策、緊急響應等場景下的應用，例如實時質量檢測、安全監控、AGV導航等。 協同與融閤： 詳細討論雲計算與邊緣計算如何相互補充，構成一個分層、分布式、高效的智能製造計算架構。例如，邊緣設備負責實時數據采集和初步處理，並將清洗後的數據上傳至雲端進行深度分析和長期存儲。 第六章：數字孿生（Digital Twin）構建與驅動的仿真優化 本章深入探討數字孿生這一革命性的概念。 數字孿生的定義與構成： 解釋數字孿生是如何通過物理實體（如設備、産品、生産綫、工廠）的實時數據，構建其在虛擬空間的精確映射。詳細闡述數字孿生的組成要素，包括物理實體、虛擬模型、連接與數據流、分析服務等。 數字孿生的應用場景： 設計與驗證： 在産品設計階段，利用數字孿生進行虛擬原型測試，優化設計參數，提前發現潛在問題。 生産製造： 在生産過程中，通過數字孿生實時監控生産狀態，模擬不同工藝參數對生産結果的影響，進行過程優化。 運維與服務： 在産品生命周期中，利用數字孿生進行預測性維護、遠程診斷、性能優化，提升售後服務水平。 培訓與仿真： 在人員培訓方麵，利用數字孿生進行沉浸式操作培訓和應急演練。 數字孿生與仿真技術的結閤： 重點闡述數字孿生如何為各種仿真（如流體動力學CFD、有限元分析FEA、離散事件仿真DES）提供真實的運行環境和輸入數據，從而實現更精確、更可靠的仿真結果。 實現挑戰與未來趨勢： 討論構建和維護高質量數字孿生所麵臨的技術挑戰，如數據集成、模型精度、計算資源等，並展望數字孿生在未來智能製造中的發展方嚮。 第三部分：智能製造的實踐路徑與未來展望 第七章：智能工廠的建設與運營：集成化與柔性化 本章將智能製造的各項技術進行落地整閤，探討智能工廠的建設模式。 智能工廠的體係架構： 介紹分層（現場層、控製層、管理層、企業層）和模塊化（如生産單元、物料配送單元、信息集成單元）的智能工廠架構。 集成化生産： 闡述如何通過信息技術將生産設備、物料流、信息流、能量流等進行深度集成，實現端到端的生産流程優化。 柔性化生産： 探討如何通過模塊化設計、可重構的生産綫、先進的機器人技術等，實現産品種類快速切換、小批量定製生産，滿足市場多樣化需求。 人機協同： 強調在智能工廠中，人類的角色從直接操作轉變為監督、決策與協作，並分析人機協同的模式和優勢。 案例分析： 選取不同行業（如汽車、電子、航空航天）的智能工廠建設案例，分析其成功經驗和麵臨的挑戰。 第八章：智能供應鏈與協同製造 本章將視角從單個工廠擴展到整個供應鏈，探討智能製造如何實現更高效、更透明的供應鏈管理。 供應鏈可視化： 利用IoT、大數據等技術，實現從原材料采購到産品交付的全流程可視化，實時追蹤物料和産品狀態。 需求預測與精準生産： 結閤大數據分析和AI，實現更準確的需求預測，從而指導生産計劃的製定，減少庫存積壓和缺貨風險。 協同製造與價值鏈整閤： 探討不同企業之間如何通過平颱化技術進行信息共享和協同生産，優化資源配置，構建高效的産業生態。 智能化物流與倉儲： 介紹自動化倉儲係統、智能配送調度、無人機/無人車配送等技術在提升物流效率方麵的應用。 區塊鏈在供應鏈中的應用： 簡要介紹區塊鏈技術如何增強供應鏈的透明度、可追溯性和安全性。 第九章：智能製造麵臨的挑戰與可持續發展 本章將聚焦智能製造推進過程中遇到的實際問題，並探討其可持續發展之道。 技術挑戰： 數據孤島、係統集成難度、網絡安全風險、AI算法的可解釋性與魯棒性、高昂的初期投資等。 人纔挑戰： 復閤型人纔的短缺，包括掌握跨學科知識（IT+OT+DT）的工程師、數據科學傢、AI專傢等。 標準與法規： 行業標準的統一、數據安全與隱私保護的法規建設、知識産權保護等問題。 經濟與社會影響： 産業結構調整、就業崗位變化、收入差距等社會問題，以及如何通過政策引導和教育培訓加以應對。 可持續發展： 智能製造如何助力節能減排、資源循環利用、綠色生産，實現經濟效益與環境效益的雙贏。 第十章：擁抱未來：智能製造的創新趨勢與展望 本章將對智能製造的未來進行前瞻性探討。 AI的深化應用： 預測性維護的全麵普及、自主決策係統的廣泛部署、AI與人類創造力的結閤。 普適性AI與類腦計算： 探討更智能、更自主的AI係統，以及類腦計算可能帶來的突破。 量子計算在工業領域的潛在影響： 簡要介紹量子計算在復雜優化問題、材料科學等領域的顛覆性潛力。 人機共生的新範式： 展望未來，人類與智能機器將如何更緊密地協同工作，共同完成更復雜的任務。 開放創新與生態構建： 強調未來智能製造的發展將更加依賴於跨行業、跨領域的開放創新和生態係統的構建。 行業展望： 對未來十年智能製造領域可能齣現的顛覆性技術和商業模式進行推演。 本書特色： 體係完整： 從宏觀戰略到微觀技術，再到實踐應用和未來展望，構建瞭智能製造的完整知識體係。 技術前沿： 緊跟技術發展趨勢，深入解讀物聯網、大數據、人工智能、數字孿生等前沿技術。 案例豐富： 結閤國內外最新的成功案例，使理論知識更具象、更可操作。 深度解析： 對核心技術進行詳盡的原理剖析和應用場景講解，幫助讀者深入理解。 麵嚮實踐： 旨在為製造業從業者提供切實可行的轉型思路和技術指導。 《智造未來：智能製造的關鍵技術與實踐》將是一本不可多得的參考讀物，它將幫助讀者撥開迷霧，認清方嚮，掌握驅動製造業邁嚮智能化的關鍵鑰匙，為開啓製造業的新篇章貢獻智慧與力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對航空航天工業充滿好奇的愛好者，每次看到與航天相關的技術書籍，都會讓我心潮澎湃。這本書的書名《可信的航天嵌入式控製軟件開發技術》讓我産生瞭很多聯想。我想象著，在遙遠的太空深處，無數顆衛星和探測器正默默地執行著人類賦予它們的使命，而這一切的背後，都離不開那些在極度嚴苛條件下運行的嵌入式控製軟件。那麼，如何纔能確保這些軟件的“可信”呢？這本書會探討哪些具體的理論和實踐？我期待著書中能夠揭示那些隱藏在航天器精密操作背後的技術秘密。或許，它會詳細講解如何處理軟件中的並發性問題，以及如何避免在多任務環境中齣現死鎖或競態條件，這對於控製係統來說至關重要。此外，我也很好奇，關於軟件的可靠性度量和預測，是否有專門的章節進行介紹？例如，通過數學模型來分析軟件的失效概率，或者通過大量的仿真測試來評估其在長期運行中的穩定性。書中是否還會涉及軟件的安全性和抗乾擾能力，如何防止外部的攻擊或者內部的非預期乾擾對控製係統的影響？我希望這本書能為我打開一扇瞭解航天軟件開發前沿技術的窗口，讓我能夠更深入地理解航天任務成功的技術基石。

評分☆☆☆☆☆

長期以來，我對那些默默支撐著人類探索宇宙奧秘的幕後技術一直充滿著極大的興趣，而《可信的航天嵌入式控製軟件開發技術》這本書，恰好觸及瞭我最關注的領域。書名中的“可信”二字，尤其讓我感到振奮，因為在航天這樣一個高風險、高迴報的行業中，軟件的可靠性是絕對的生命綫。我迫切地想知道，作者將如何定義和量化“可信”，以及如何在一係列復雜的工程實踐中實現它。在我看來，這本書很可能不僅僅是介紹一些通用的嵌入式軟件開發方法，而是會聚焦於航天領域特有的挑戰和解決方案。例如，在軟件架構設計上，是否會強調模塊化、低耦閤的設計原則，以便於隔離故障和進行獨立驗證？在代碼實現上，是否會介紹一些特定於航天領域的編程範式或語言特性，以減少潛在的錯誤？我尤其好奇書中關於軟件驗證與確認（V&V）的內容，這是確保航天軟件安全性的關鍵。它是否會詳細闡述形式化驗證、靜態分析、動態測試等多種手段的組閤應用，以及如何在模擬和真實環境中進行嚴格的驗證？我希望能從書中獲得關於如何構建能夠經受住時間、環境和意外考驗的軟件係統的深刻見解，並瞭解這些技術如何確保航天任務的成功和安全。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，乍一看就傳遞齣一種嚴謹、專業且充滿挑戰的氣息。《可信的航天嵌入式控製軟件開發技術》，這些詞匯組閤在一起，勾勒齣瞭一個復雜而迷人的技術圖景。作為一名對係統工程和軟件可靠性有著深切關注的讀者，我非常期待在這本書中能夠找到關於如何構建真正“可信”的航天軟件的答案。我猜想，書中很可能不會僅僅停留在理論層麵，而是會深入探討一係列實操性的開發技術。例如，在軟件設計階段，是否會介紹一些能夠增強係統魯棒性的設計模式，例如使用安全屬性來指導設計決策，或者采用容錯計算技術？在開發流程上，是否會強調敏捷開發與瀑布模型在航天領域中的融閤，以及如何在快速迭代中保證軟件的可靠性？我尤其關心書中對於軟件配置管理和版本控製的論述，在多團隊協作、多版本迭代的復雜項目中，如何保證軟件的一緻性和可追溯性至關重要。此外，我也對書中可能涉及的軟件度量和分析技術感到好奇，例如如何通過各種指標來評估軟件的質量和可靠性，以及如何利用這些度量來指導後續的改進工作。這本書是否能幫助我理解，在極端環境下，如何通過精巧的設計和嚴格的驗證，將軟件的風險降至最低，確保航天任務的安全與成功？

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名聽起來就讓人眼前一亮，尤其是“可信的”和“航天”這兩個詞的結閤。我一直對航天領域有著濃厚的興趣，想象著那些在太空中執行精密任務的衛星、探測器，背後一定有著極其復雜和可靠的控製係統。而“嵌入式控製軟件”更是點齣瞭核心技術。我很好奇，這本書到底會如何闡述“可信”這個概念在航天軟件開發中的具體體現？是關於冗餘設計、故障檢測與恢復機製，還是更側重於形式化驗證、靜態分析等方法？我腦海中浮現齣一些場景：也許作者會深入講解在極端環境下，軟件如何抵禦輻射、溫度波動等帶來的影響，以及如何保證代碼的健壯性，即便齣現微小的錯誤也不會導緻整個任務的失敗。關於“開發技術”，我期待看到一些具體的、可操作的指導，比如在實時操作係統（RTOS）的選擇、調度算法的設計、驅動程序的開發、以及與硬件接口的交互等方麵，都有哪些獨特的要求和最佳實踐。這本書是否會涉及不同層麵的軟件架構，從底層的固件到上層的任務管理，如何層層遞進地構建一個可靠的係統？此外，我很好奇，在“可信”的背後，是否也蘊含著對軟件生命周期管理的深刻洞察，比如需求分析、設計、編碼、測試、部署，再到維護，每一個環節都有哪些保證可信的策略？

評分☆☆☆☆☆

我是一位對嵌入式係統和軟件工程充滿熱情的工程師，尤其關注那些對可靠性要求極高的領域。當我在書店看到《可信的航天嵌入式控製軟件開發技術》這本書時，我的目光立刻被吸引住瞭。書名本身就暗示著一個深邃的技術主題，我非常好奇作者是如何在“可信”這個抽象概念和“航天嵌入式控製軟件”這個具體的技術實踐之間建立起嚴謹而有效的聯係的。我猜想，這本書一定不會停留在泛泛而談的層麵，而是會深入探討一些關鍵的技術細節。例如，在軟件設計的層麵，是否會介紹一些能夠提高軟件容錯能力的架構模式，比如微內核設計、分布式控製架構，或者是基於事件驅動的響應機製？在編碼層麵，是否會強調一些安全編碼的標準和實踐，例如使用靜態分析工具來發現潛在的缺陷，或者采用領域特定語言（DSL）來減少人為錯誤的可能性？我尤其關注書中關於測試策略的論述，在航天領域，軟件測試的嚴苛程度是毋庸置疑的，書中是否會介紹一些高級的測試技術，如模型檢測、故障注入測試，甚至是模擬在軌環境的測試平颱搭建？此外，我還有疑問，書中對於軟件的驗證與確認（V&V）過程，是否會有詳細的闡述，如何保證軟件在交付之前能夠滿足所有嚴格的性能和安全要求？