As aircraft systems become increasingly autonomous, the human-machine role allocation changes and opportunities for new failure modes arise. This necessitates an approach to identify the safety requirements for the increasingly autonomous system (IAS) as well as a framework and techniques to verify and validate that an IAS meets its safety requirements. We use Crew Resource Management techniques to identify requirements and behaviors for safe human-machine teaming behaviors. We provide a methodology to verify that an IAS meets its requirements. We apply the methodology to a case study in Urban Air Mobility, which includes two contingency scenarios: unreliable sensor and aborted landing. For this case study, we implement an IAS agent in the Soar language that acts as a copilot for the selected contingency scenarios and performs takeoff and landing preparation, while the pilot maintains final decision authority. We develop a formal human-machine team architecture model in the Architectural Analysis and Design Language (AADL), with operator and IAS requirements formalized in the Assume Guarantee REasoning Environment (AGREE) Annex to AADL. We formally verify safety requirements for the human-machine team given the requirements on the IAS and operator. We develop an automated translator from Soar to the nuXmv model checking language and formally verify that the IAS agent satisfies its requirements using nuXmv. We share the design and requirements errors found in the process as well as our lessons learned.


翻译:随着飞机系统日益自主,人类机器角色分配的变化和出现新的故障模式的机会出现,这就需要采取办法,查明日益自主的系统(IAS)的安全要求,以及核查和验证IAS符合其安全要求的框架和技术;我们使用机组资源管理技术,确定安全人体机器团队行为的要求和行为;我们提供一种方法,核实IAS符合其要求;我们将这种方法应用于城市空气流动的案例研究,其中包括两种应急情况:不可靠的传感器和已中止着陆;关于本案例研究,我们用Soar语言实施IAS代理系统,作为选定意外情况的共同试点,进行起飞和着陆准备,而试点则保留最后决定权;我们在建筑分析和设计语言(AADL)中开发一个正式的人力机器团队结构模型模型,由操作员和IAS要求正式确定;我们根据IASnu和操作员的要求,正式核查人体机器团队的安全要求,从IASnu和操作员正式核查其设计经验;我们利用ADLS的自动翻译要求,从IAX测试到我们ADR学会。

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