Software Execution Error Diagnosis for UAS Health Management

무인항공기 시스템의 건전성 관리는 운영 중 발생하는 오류를 탐지, 진단, 예측 및 완화하여 안전하고 신뢰성 있는 운영을 보장한다. 무인항공기 소프트웨어 오류는 시스템 실패의 주요 원인 중 하나로 건전성 관리가 필요하다. 그러나 기존의 무인항공기 시스템 건전성 관리 연구는 주로 하드웨어 및 데이터에 의해 발생하는 소프트웨어 오류만을 다루어 소프트웨어 내부 수행 오류는 진단하지 못한다. 본 연구는 무인항공기 시스템에서 발생하는 소프트웨어 내부 수행 오류를 실시간으로 진단하는 Software Health Diagnosis Sensor (SHDS)를 개발하였다. SHDS는 소프트웨어 수행 오류 중 하나인 동시성 오류를 실시간으로 진단하기 위해 쓰레드의 공유변수 접근 사건을 모니터링한다. SHDS의 동시성 오류 진단 기능과 비대칭 레이스 수리 가능성을 입증하기 위해 ArduPilot Software-In-The-Loop (SITL) 환경에서 유발한 13가지 케이스를 대상으로 실험을 진행하였다. 실험 결과로 SHDS는 약 3.40%의 평균 오버헤드로 13가지 동시성 오류를 정확하게 진단하고, 약 5.39%의 평균 오버헤드로 8가지 비대칭 레이스를 성공적으로 수리하였다.