复旦大学研究获ISSTA 2025杰出论文奖

CodeWisdom 09月12日

复旦大学软件工程实验室的研究论文《RouthSearch: Inferring PID Parameter Specification for Flight Control Program by Coordinate Search》在ISSTA 2025会议获得杰出论文奖。该研究针对无人机PID参数配置的安全问题，提出了一种结合经典控制理论与高效搜索算法的自动化技术RouthSearch，能有效推断PID参数有效范围，提升无人机飞行安全性。

🔬 RouthSearch是一种结合经典控制理论与高效搜索算法的自动化技术，旨在精确推断无人机PID参数的有效范围，提升无人机飞行安全性。

🎯 该方法首先利用劳斯-赫尔维茨稳定性判据确定理论上的参数边界，然后通过高效的坐标搜索算法进行动态测试与精细修正，从而精准描绘实际飞行环境下的有效参数范围。

⚡️ 实验评估表明，RouthSearch在推断PID参数有效范围方面准确率高达92.0%，在发现错误配置的能力上，性能是现有最先进工具的8.58倍。

🛰️ 该方法已成功在两款主流开源飞行控制程序（PX4和ArduPilot）中检测到三个真实程序错误，证明了其有效性和实用性。

🏆 该研究成果获得了ISSTA 2025会议的杰出论文奖，体现了其在无人机飞行控制安全领域的重要贡献。

原创 CodeWisdom 2025-07-04 08:02 上海

关于自动化推断无人机PID参数有效范围的研究工作获得ISSTA 2025杰出论文奖

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复旦大学软件工程实验室的研究论文《RouthSearch: Inferring PID Parameter Specification for Flight Control Program by Coordinate Search》近日在挪威特隆赫姆举办的国际会议ACM SIGSOFT International Symposium on Software Testing and Analysis（ISSTA 2025）中获得杰出论文奖（ACM SIGSOFT Distinguished Paper Award）。ISSTA是CCF推荐的A类国际会议，也是软件测试领域的顶级国际会议。论文作者包括博士生王思奥、青年副研究员董震、硕士生李辉、副教授沈立炜、教授彭鑫、香港科技大学助理教授佘东冬。

研究介绍

在无人机（UAV）被广泛应用于各行各业的今天，其飞行安全问题备受关注。无人机飞行控制程序中的PID（比例-积分-微分）控制器是维持其稳定飞行的核心，但其P、I、D三个关键参数常需用户手动配置。然而，飞行控制程序在飞行过程中普遍缺乏对用户输入参数的有效安全校验，错误的参数配置会引发严重的安全漏洞，即“输入验证错误”，极易导致无人机偏离预定航线、失控甚至坠毁，造成严重的安全风险。现有的自动化测试方法（如模糊测试）因难以应对PID参数构成的巨大三维搜索空间而极其低效。

针对上述挑战，CodeWisdom团队提出了RouthSearch，一种结合经典控制理论与高效搜索算法，精确推断无人机PID参数有效范围的自动化技术。RouthSearch首先利用经典的劳斯-赫尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据，确定一个理论上的参数边界；随后，通过一种高效的坐标搜索算法对该边界进行动态测试与精细修正，从而精准地描绘出在实际飞行环境下的有效参数范围。这种方法不仅能有效过滤用户在飞行中设置的错误参数，还能进一步挖掘飞行控制程序中隐藏的逻辑问题。

实验评估表明，RouthSearch在推断PID参数有效范围方面准确率高达92.0%。在发现错误配置的能力上，RouthSearch在48小时内成功识别了3,853组PID错误配置，而现有最先进的随机测试工具PGFuzz仅发现449组，性能超出其8.58倍。更重要的是，该方法已成功在两款主流开源飞行控制程序（PX4和ArduPilot）中检测到三个真实程序错误。

复旦大学软件工程实验室专注于高可信人机物融合智能系统的研究，在信息物理融合系统（CPS）安全性与测试技术领域积累了深厚的技术基础。此次获奖的 RouthSearch 方法融合了经典控制理论与先进软件测试技术，针对无人机参数配置中的风险问题，提出了一套自动化、高精度的解决方案，为 CPS 系统的可信保障提供了有力支撑。

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