Alenia Aermacchi M-346具有與最新戰斗機相似的飛行特性，使飛行員可以在生命周期成本較低的飛機上安全地訓練。M-346飛行控制系統(FCS)配有四余度計算機，支持電傳控制和高級自動駕駛儀功能。Alenia Aermacchi使用基于模型的設計開發自動駕駛儀軟件并通過DO-178B A級認證。

Alenia Aermacchi的FCS應用軟件團隊負責人Massimiliano Campagnoli說：“憑借基于模型的設計，可將所有內容銜接起來。我們的Simulink系統模型是可執行的模型，能夠在開發早期對需求進行驗證。為符合DO-178B建模標準而更新了該模型，可用它來生成飛行代碼。”

挑戰

由于M-346自動駕駛儀系統是該工程團隊開發的第一個系統，主要目標是快速發現問題并融合來自測試飛行員的反饋。最終的自動駕駛儀軟件需要獲得DO-178B A級認證。

該團隊決定使用兩個途徑來探求開發方法：即實驗和認證。

實驗途徑：他們將利用不太嚴格的DO-178B D級標準來著重于快速開發，采用架構解決方案來保護整個系統的可靠性和安全性。

認證途徑：重復利用和完善設計的實驗版本，以開發完全符合DO-178B A級認證的軟件。

Alenia Aermacchi需要一個開發環境來支持這兩種途徑的活動和目標，其中包括設計仿真、需求可追溯性、模型覆蓋度分析、代碼生成與分析以及報告生成。

解決方案

Alenia Aermacchi工程師使用Simulink基于模型的設計為M-346開發了自動駕駛儀軟件。

系統和控制工程師團隊在Simulink和Stateflow中為ARP-4754開發了一個系統模型，使用Stateflow定義六個主要的自動駕駛儀狀態、這些狀態之間的轉移以及其他控制邏輯。他們通過運行仿真來驗證系統行為。

該團隊通過細化系統模型來創建自動駕駛儀軟件模型，對該模型進行優化以提升性能，將模型和安全標準集成起來滿足認證的限制條件。他們在軟件模型上運行了附加仿真，使用Simulink Verification and Validation的模型覆蓋度分析確保100%覆蓋這些測試的軟件需求，并在需求管理界面將IBM Rational DOORS中的軟件需求與他們模型中的Simulink和Stateflow對象進行關聯。通過Simulink Report Generator，他們生成了需求可追溯性報告以供認證之用。

對于我們來說，基于模型的設計的一個關鍵優勢，是可以專注于設計和開發，而不是將精力放在低級編碼、驗證和認證任務上。其結果是獲得了更高的質量、DO-178B認證的軟件和更快的迭代。

——assimiliano Campagnoli

Alenia Aermacchi

他們利用Model Advisor檢查軟件模型是否符合DO-178B高完整性標準和Alenia Aermacchi自己的自定義規則。

利用Embedded Coder，該團隊通過其軟件模型生成了大約17,000行C代碼并使用Polyspace靜態分析工具檢查代碼中是否存在運行時錯誤，確保符合MISRA C編碼標準，并創建用于取證的材料。他們利用面向DO-178的DO Qualification Kit，證明Polyspace代碼驗證工具及Simulink Verification and Validation是符合認證的。

該團隊基于在Simulink中創建的軟件測試模型為生成的代碼創建了測試組件。在運行這些測試后，對代碼覆蓋結果和從Simulink Verification and Validation獲取的模型覆蓋結果進行比較。

M-346飛機（包括自動駕駛儀功能）已獲得美國國防部和意大利國防部的機型認證。在Alenia Aermacchi的一個項目中，所有軟件組件(CSCI)都將使用基于模型的設計進行開發，并通過DO-178C認證。

結果

認證的需求審核時間最高縮短了30%。Campagnoli說：“在處理以前的項目時，都是基于主觀評估手動進行需求覆蓋分析。Simulink和Simulink Verification and Validation使我們可以將此分析自動化并提供客觀的覆蓋指標，這有助于將認證的需求審核時間縮短高達30%。”

首飛行時間縮短了20%。Campagnoli說：“基于模型的設計使我們可以基于飛行員和飛行工程師的反饋快速改進設計。我們將首飛時間縮短了約20%。更重要的是，在縮短首飛時間的同時提高了軟件質量。”

實現了低級認證活動的自動化。Campagnoli說：“我們實現了許多低級認證活動的自動化，包括需求覆蓋度分析、運行時錯誤檢查和標準一致性檢查。自動化使我們可以有更多時間來完善需求、優化系統、改善測試并執行其他具有更高價值的任務。”