Vérification formelle du fonctionnement d’un autopilote : analyse statique et génération de code vérifiée

Formal verification of an UAV autopilot : Static analysis and Verified Code Generation

• Auteur / Autrice : Baptiste Pollien
• Direction : Xavier Thirioux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 16/11/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Équipe d'accueil doctoral Modélisation et ingénierie des systèmes (Toulouse, Haute-Garonne)
• Jury : Président / Présidente : Christine Tasson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Thirioux, Christine Tasson, Sandrine Blazy, Jean-Christophe Filliâtre, Timothy Bourke, Frédéric Dabrowski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Blazy, Jean-Christophe Filliâtre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pratique basée sur les preuves

Logiciels -- Vérification

Objets coopérants (informatique)

Méthodes formelles (informatique)

Mots clés libres

Méthodes formelles

Vérification et validation

Systèmes cyber-Physique

Preuve de programme

Preuve mécanisée

Analyse statique

Formal methods

Verification and validation

Cyberphysical systems

Proof of program

Mechanized proof

Static analysis

Résumé

Les systèmes critiques sont des systèmes dont la défaillance peut avoir des conséquences catastrophiques, telles la destruction de matériel coûteux ou le décès de personnes. On retrouve ces systèmes aussi bien dans l’automobile, le médical ou bien dans les systèmes de pilotage automatique de drone. Il est essentiel de s’assurer que ces systèmes ne présentent pas de risque de défaillance. Les méthodes formelles sont des techniques de vérification puissantes permettant d’obtenir des garanties fortes sur de tels systèmes, même s’il n’est généralement pas possible de vérifier formellement l’ensemble du système. Cette thèse traite de la vérification formelle de certains composants logiciels critique d’un autopilote de drone. Elle a permis de passer en revue différentes méthodes de vérification et de preuve de programmes qui peuvent être appliquées à de tels logiciels et de les utiliser sur un cas d’étude, l’autopilote Paparazzi développé à l’ENAC.

Critical systems are systems whose failure could have catastrophic consequences, such as the destruction of expensive equipment or the death of people. These systems are found in the automotive, medical and drone autopilot systems. It is essential to ensure that these systems do not present a risk of failure. Formal methods are powerful verification techniques for obtaining strong guarantees on such systems, even if it is generally not possible to formally verify the entire system. This thesis deals with the formal verification of certain critical software components of a drone autopilot. It made it possible to review different methods of verification and proof of programs that can be applied to such software and use them on a case study, the Paparazzi autopilot developed at ENAC.