SMT Solving for Testing of Aerospace Systems

Bc. Veronika Zemanová

Bakalářská práce

Anotace:

Simulink sa stal de facto štandardom pre vývoj založený na modeloch, najmä v bezpečnostne kritických oblastiach, ako je letectvo. V dôsledku toho narástol záujem o verifikačné techniky, ktoré pracujú priamo s modelmi Simulinku. Hoci existuje viacero takýchto nástrojov, často majú rôzne obmedzenia, ktoré limitujú ich využitie pre komplexnú generáciu testov. Z tohto dôvodu spoločnosť Honeywell iniciovala vývoj nástroja SAMWISE – open-source infraštruktúry pre SMT (Satisfiability Modulo Theories) analýzu, verifikáciu a generovanie testov pre modelový vývoj v prostredí Simulink. Táto práca prispieva k tomuto úsiliu návrhom SMT formulí pre vybrané typy blokov Simulinku, vrátane aritmetických blokov, časovo závislých blokov a vyhľadávacích tabuliek. Tieto kódovania umožňujú formálnu verifikáciu a generovanie testovacích vstupov pomocou SMT solverov. Navrhnutý prístup bol implementovaný v rámci infraštruktúry SAMWISE a overený na netriviálnych Simulink modeloch.

Abstract:

Simulink has become the de facto standard for model-based development, particularly in safety-critical domains such as aerospace. As a result, interest has grown in verification techniques that work directly on Simulink models. While several such tools exist, they often come with various limitations that restrict their use for comprehensive test generation. To address these limitations, the Honeywell company has initiated the development of SAMWISE, an open-source framework for SMT-based (Satisfiability Modulo Theories) analysis, verification, and test generation for model-based design using Simulink. This thesis contributes to this effort by developing SMT encodings for selected types of Simulink blocks, including arithmetic blocks, delay blocks, and lookup tables. These encodings enable formal reasoning and test input generation using SMT solvers. The proposed approach was implemented within SAMWISE and evaluated on non-trivial Simulink models.

Keywords

SMT, Simulink, Test Generation, Analysis, SAMWISE

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 6. 2025
• Vedoucí: prof. Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Martin Jonáš, Ph.D.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Bakalářský studijní program / obor:
Informatika / Informatika