UML模型形式化B方法转换的实现

UML是软件开发的标准语言,已经广泛运用于各种领域的软件设计建模之中。但是UML的半形式化表达方式缺乏准确的语义,使其无法在软件设计过程中针对需求的一致性进行分析,因此需要使用一种形式化方法对UML模型进行描述。以高速列车控制系统为例,基于B方法对用例图模型与顺序图模型进行形式化转换,对两种模型中各组成部分从语义角度分别进行了描述,从而完整地刻画了UML模型所描述的系统需求。     

基于形式化描述的电梯控制系统的建模与仿真

研究电梯控制系统中组件之间复杂的信号传输关系。针对传统的建模方法不能同时精确描述系统模型的静态与动态语义的问题,从系统体系结构的组件与连接件入手,探讨形式化描述语言XYZ/ADL描述系统模型的特性,运用XYZ/ADL形式化地描述电梯控制系统的总体功能规范、主要组件的结构模型、组件之间信号传输的动态模型和电梯运行模型,并基于所构建的形式化描述模型实现系统的仿真运行。结果表明,基于XYZ/ADL描述的形式化模型能准确分析电梯组件之间复杂的信号传输关系,精确模拟电梯运行的各种状态。     

UML2．0类图的一种形式化描述方法

UML类图是根据系统中的类，以及各个类之间的关系来描述系统的静态视图。基于UML缺乏精确语义描述的不足，我们提出了基于时序逻辑语言XYZ／E来表示类图形式化语义的方法。通过对UML2．0类图元素及其特点的分析，找出类图元素的形式化描述规则，利用转换法实现了对UML2．0类图的XYZ／E形式化描述。     

软件体系结构层切点指示器的形式化描述方法

软件体系结构层切点指示器是在软件体系结构层次上实现量化机制和描述方面编织的基础。一些面向方面软件体系结构的描述语言虽然引入了切点指示器(Pointcut Designator)的语法成分,但仍未给出其语义的形式化描述,因而难以精确刻画软件体系结构层方面的注入位置。针对这一问题,基于面向方面软件体系结构描述语言AC2-ADL的抽象语法树形式,设计了一种一阶逻辑语言LL4PCD(Logic Language for PCD)。在此基础上,提出AC2-ADL语言PCD的形式化描述方法。该方法能精确定义软件体系结构层PCD的语义,可为形式化分析软件体系结构层方面编织提供支持。     

AspectualACME语言切点指示器的形式化描述方法

面向方面软件体系结构描述语言AspectualACME虽引入了切点指示器PCD(Pointcut Designator)的语法成分,但仍未给出其语义的形式化描述。针对这一问题,基于AspectualACME语言抽象语法树,设计了一阶逻辑语言LIAPCD(Logic Language forPCD)。在此基础上提出了AspectualACME语言PCD的形式化描述方法。该方法能精确定义软件体系结构层PCD的语义,可为形式化分析软件体系结构层方面编织提供支持。     

一种基于图转换的模型重构描述语言

提出了一种基于图转换的模型重构描述语言.针对模型重构的特征,设计了模型重构描述语言的基本元素,并给出了如何通过这些基本元素描述模型重构及重构规则的方法.在此基础上,给出了根据形式化重构规则执行模型重构的具体步骤和策略,并提供了较为完整的模型重构CASE支撑工具.通过实例讨论了该模型重构描述语言的描述能力.结果表明,该语言具有较强的描述能力,能够比较简洁地描述复杂的模型重构规则.     

UML2.0顺序图的时序描述逻辑语义

针对UML2.0顺序图用于对象间交互行为建模时存在动态语义缺乏精确形式化描述的问题,提出一种基于时序描述逻辑的UML2.0顺序图形式化方法。对描述逻辑进行时序扩展,得到可表示动态和时序语义的形式化规范——时序描述逻辑,根据UML2.0新增的交互操作符将UML2.0顺序图分成一个或多个最大顺序片段,通过形式化最大顺序片段和交互操作符得到UML2.0顺序图的时序描述逻辑语义。实例检验结果表明,该方法具有可行性。     

装备保障仿真概念模型的语义验证方法研究

概念模型验证是保证概念模型正确、可信的重要手段。针对现有概念模型形式化验证方法复杂、繁琐,非形式化验证方法的主观性较强、可信性不高等问题,采用本体理论和语义网技术,提出了一种基于本体与规则推理的装备保障仿真概念模型语义验证方法。该方法的思路是:首先将UML描述的概念模型转化为本体描述语言OWL描述的概念模型;然后根据领域知识构建验证规则,并运用语义网规则描述语言SWRL描述验证规则;最后将模型和规则转换为Jess规则引擎识别的数据格式,输入到Jess规则引擎中进行模型与规则的语义推理,检查概念模型是否符合验证规则。实例表明,该方法使用验证规则和语义推理机替代领域专家在计算机上自动对概念模型的语义内容进行验证,提高了验证效率,减少了专家验证的主观性和不确定性,降低了形式化验证方法的复杂性。     

一种基于描述逻辑的UML模型验证方法

针对UML模型中可能会存在的概念不一致、概念冗余等语义一致性问题,该文提出一种基于描述逻辑的UML模型形式化与模型验证方法。该方法首先采用描述逻辑的子系统SHOIN（D）形式化描述UML类图、状态图以及活动图的基本模型构造,进而将UML模型转换为相应的描述逻辑本体,最终借助现有的本体推理机制验证UML模型的语义一致性问题。该方法可以为下一代的软件CASE工具实现软件模型自动推理和验证提供一种可选的技术方案。     

UML活动图的操作语义

越来越多的系统采用UML（unified model language,统一建模语言）作为建模语言来进行系统分析和设计.UML活动图是UML语言中描述系统动态行为的一种方法,它广泛地运用于业务建模.由于UML活动图缺乏精确的动态语义,所以不利于对其所描述的系统进行形式化的分析、验证和确认.为解决这一问题,根据UML1.5语义文档,给出UML活动图的形式化操作语义.首先给出UML活动图的形式化的语法,然后详细地定义了活动图的格局和变迁,最后基于LTS给出了活动图的演绎规则.主要工作是：引入状态包的概念,使得描述更加清楚、完善;通过LTS定义活动图的操作语义,并详细阐述演绎规则,从而获得活动图的全局状态转移图,使定义的操作语义很容易地应用到形式化验证中.该语义覆盖了UML活动图的绝大部分特征,为对UML活动图进行模型检验奠定了基础.     

包含协议和语义的构件一致性验证方法

在基于构件的系统设计中,需要对构件的一致性进行验证。构件的一致性包括语义一致性和协议一致性,已有的一致性验证方法仅支持构件的协议一致性验证。而在实际应用中除了要进行构件的协议一致性验证外,还需要进行其语义一致性验证。为此提出了一种包含协议和语义的构件一致性验证方法。所提方法将方法语义与基于场景的需求规约相结合,使用语义扩展接口自动机模型(SIA)来建模构件的语义和协议信息,使用带有语义约束的UML交互概观图来表示基于场景的需求规约。通过对SIA和带语义约束的UML交互概观图的行为的理论分析,进一步形成了一种一致性验证算法,并用实例来说明其过程。该算法不仅能够检验系统中构件的协议一致性,而且能够检验其语义一致性。该算法中的方法语义包括了该方法参数的类型和详细语义信息,更符合实际应用情形。     

基于语义的决策模型能力评估与选择方法

本体决策模型选择的最佳手段是使计算机在理解决策问题和决策模型自身能力的基础上进行.通过领域本体,决策问题和决策模型可以具备被计算机自动理解的形式化语义.在理解决策问题语义的基础上,系统可选择对应的求解模型类别并获取决策问题内在需求,进而根据对应的候选模型语义对其具备的能力进行评估,选择最适合于决策问题的决策模型.最后,实例分析结果表明了这种模型选择方法是有效且可行的.     

以体系结构为中心的模型转换的语义描述框架

在对类型范畴理论进行扩展的基础上,将其与进程代数相结合,为软件体系结构模型及其间的转换关系提供了一种统一的语义描述框架.模型的结构语义由类型范畴图表来指代,其行为语义则由范畴附带的进程行为迹来表示,模型间的映射关系用范畴理论中的态射和函子来形式化描述.该描述框架可用于模型转换中特性保持问题的描述、分析和判定,从而为模型驱动的软件开发提供有力的支持.     

基于描述逻辑的特征模型

由于特征模型缺乏严格语义基础，难以对模型进行一致性推理，无法保证模型的一致性，进而影响最终软件产品的质量。本文讨论了如何使用描述逻辑对特征模型进行形式化，给出了将特征模型转化为描述逻辑ALCQI知识库的算法，通过验证转化后的知识库的一致性得到所对应特征模型的一致性。并利用描述逻辑的推理机RACER对转换得到的知识库进行推理，自动完成特征模型的一致性检查，为特征模型的一致性检验提供一种方法，实践证明这种方法具有可靠性和高效性。     

基于TLA的UML模型形式化验证

统一建模语言(UML)不能直接对所建立模型的正确性进行形式化验证。为解决上述问题,从UML模型的静态结构和动态行为 2个方面分别提出结合行为时序逻辑(TLA)的模型形式化方法,在此基础上提出将UML模型转化为TLA+的形式化描述方法,并用TLC工具形式化检测TLA+描述的正确性。通过实例分析证明了该方法的有效性。     

视频语义相似度网络研究

针对虚拟新闻系统中视频使用时出现的接近于复杂网络理论中的无尺度现象,从而导致整个虚拟新闻效果下降的问题,设计了一种全新的视频语义相似度网络。详细给出了视频语义的描述模型、网络构建的规则、相似度计算的方法以及建立在相似度网络基础上的视频检索算法。对视频语义相似度网络进行了实验,结果表明,视频语义相似度网络能够非常有效地解决视频使用时出现的问题。     

基于重写逻辑的UML模型一致性检查方法

在模型驱动开发的场景下，保证UML模型的一致性具有重要意义，但目前大多数UML／MDA工具仪提供了有限支持。该文提出了一种基于代数重写逻辑的UML模型一致性检查的方法。首先定义了基于两级代数规范的实施构架以分别检查UML模型的没讣时和运行时语义一致性，其次定义了检查包括类图、状态机图和顺序图在内的多图一致性的重写规则。该方法为保持面向可执行的UML模型的一致性提供了有效支持。