基于自动机的构件实时交互行为的形式化模型

采用形式化方法对复杂实时构件系统交互行为进行描述和验证,对于提高系统的正确性、可靠性等可信性质具有重要意义.分析了基于进程代数和自动机的构件交互行为形式化建模方法各自的优缺点,在此基础上提出了基于时间构件交互自动机的建模方法,给出了时间构件交互自动机的相关定义、组合和验证算法.时间构件交互自动机引入了时间限制、时间代价、时间代价计算半环、构件组合层次等概念,既能够描述构件交互情况,又能够清楚地表示出构件系统的体系结构信息和实时信息,便于对系统进行描述和验证.最后,结合具体应用给出了应用示例.     

基于模型检测的时间空间性能验证方法

对具有不确定性的复杂系统如网络协议等的性能进行分析是当前的研究热点.将空间资源分析纳入到性能评估过程,用模型检测技术验证时间或空间性能是否满足期望的需求约束.用能刻画不确定性的连续时间Markov回报过程(Continuous-Time Markov Reward Process,CTMRP)作为时间或空间性能验证模型;用正则式表示路径约束,扩展连续随机回报逻辑CSRL(Continuous Stochastic Reward Logic)的时态路径算子,用以刻画更加广泛的基于状态或路径的时间或空间性能验证属性;提出并证明CTMRP在确定性策略下空间时间可达概率的对偶性质,将带有约束的空间性能验证最终转化为时间性能的可达分析,给出验证算法.文中的结论和算法为复杂系统的性能分析提供了新的思路和方法.     

基于自动机的概率计算树逻辑验证方法

根据带有随机特征的复杂信息系统性质验证的需求,针对离散概率回报模型的分层直到公式,提出一种性质验证分析方法。在综合各种离散随机逻辑的基础上,使用一种同时具有迁移回报及迁移步区间表达能力的概率计算树逻辑表示系统模型的分层直到路径公式性质,使用自动机技术建模路径公式,通过构造积模型完成模型与自动机的同步演化,基于积模型给出相应的状态概率满足算法。实例结果验证了该方法的可行性和有效性。     

网构软件的资源自适应性的形式化分析与验证

针对基于构件的网构软件系统对环境资源变化的自适应性特征的可信分析与验证展开研究.具体工作包括:在网构软件的系统模型层次,使用带资源语义信息的接口自动机对软件构件的行为进行形式化建模,其包含了构件在完成特定功能的过程中对环境资源的使用特征;使用资源接口自动机网络来描述构件组装实体的组合行为;使用基于场景的UML顺序图模型来描述具有多功能的组合系统规约;分别研究了检验组合系统的所有行为是否都满足给定的资源约束以及检验指定的系统行为是否满足资源约束这两个具体问题:通过对资源自动机网络状态空间的分析,构造其相应的可达图,在此基础上给出了相应的检验资源可满足性、最小资源需求量以及检验指定功能合法性等算法.     

构件式实时系统建模与验证研究

在复杂的实时系统开发中使用构件式设计方法已成为目前软件开发领域中的研究热点,如何有效地验证实时软件的设计是否满足给定的时间需求并降低验证过程的复杂度,是实时计算领域中的主要挑战之一.文中对构件接口模型进行时间扩展,提出了时间接口模型,并将其用于构件接口交互行为的形式化建模.在接口自动机理论的的基础上进一步提出了时间接口自动机模型用于描述时间接口交互下构件的行为及组合方法,通过消除错误状态产生组合模型来约减构件时间接口自动机模型的积,并在约减的模型上进行性质检验,降低了分析复杂度,有效地应对状态空间爆炸问题.为了说明论文建议的方法,详细讨论了一个简单的、贯穿整篇论文的示例系统.     

随机模型检测连续时间Markov过程

功能正确和性能可满足是复杂系统可信要求非常重要的两个方面。从定性验证和定量分析相结合的角度,对复杂并发系统进行功能验证和性能分析,统一地评估系统是否可信。连续时间Markov决策过程CTMDP(Continuous time Markov decision process)能够统一刻画复杂系统的概率选择、随机时间及不确定性等重要特征。提出用CTMDP作为系统定性验证和定量分析模型,将复杂系统的功能验证和性能分析转化为CTMDP中的可达概率求解,并证明验证过程的正确性,最终借助模型检测器MRMC(Markov Reward Model Chcckcr)实现模型检测。理论分析表明,提出的针对CI'MDP模型的验证需求是必要的,验证思路和方法具有可行性。     

基于标记Büchi自动机的时态描述逻辑ALC-LTL模型检测

时态描述逻辑将描述逻辑的刻画能力引入到命题时态逻辑中,适合于在语义Web环境下对相关系统的时态性质进行刻画.为了对这些时态性质进行高效的验证,在ALC-LTL的基础上研究了时态描述逻辑的模型检测问题.一方面,使用时态描述逻辑ALC-LTL公式来表示待验证的时态规范;另一方面,在对系统建模时借助描述逻辑ALC对领域知识进行刻画.针对上述扩展后得到的模型检测问题,提出了基于自动机的ALC-LTL模型检测算法.模型检测算法由3个阶段组成:首先将时态规范的否定形式和系统模型分别构造成标记büchi自动机;接下来构造这两个自动机的乘积自动机,并将关于ALC的推理机制融入到乘积自动机的构造过程中;最后对该乘积自动机进行判空检测.与LTL模型检测相比,时态描述逻辑ALC-LTL的模型检测引入了描述逻辑的刻画和推理机制,可以在语义Web环境下对语义Web服务等复杂系统的时态性质进行刻画和验证.     

BPEL中基于有限状态自动机的Web服务自动组合

提出了一种基于有限状态自动机的Web服务自动组合方法,该方法能够自动实现BPEL中抽象业务流程与Web服务的绑定.以有限状态自动机模型形式化地定义了业务流程的外模式和内模式,将Web服务组合问题转化为有限状态自动机问题.利用有限状态自动机的笛卡儿积运算,得出了服务组合系统的行为描述.在此基础上,提出了组合服务存在性的判定依据,进一步给出了组合服务的计算方法,设计并实现了一个演示系统.     

基于有限状态自动机的组合Web服务性能优化

组合Web服务的业务流程可以通过有限状态自动机来描述。传统的组合Web服务采用集中式的执行方式,它会带来不必要的网络流量和数据堵塞,造成大量的通信开销。提出一种基于有限状态自动机的非集中式的执行策略,在自动机的状态空间中运用启发式搜索算法执行总体代价最优的路径,从而有效减少消息传递数量,提高系统吞吐量。基于该方案设计了一个原型系统来验证系统整体性能的最优化。     

系统架构描述语言AADL的功能行为建模扩展

架构分析与设计语言(AADL)是一种用于描述复杂嵌入式系统体系架构的建模语言,被广泛用于安全关键系统建模与验证。AADL通过行为附件以状态机的形式对组件的内部行为建模。工业界中的复杂系统常使用层次自动机描述组件的功能行为,而行为附件中没有表达层次自动机的机制。针对这一问题,提出了AADL行为附件的层次化扩展——HBA。首先给出了HBA的形式语法,然后定义了HBA的操作语义。提出了HBA的元模型,并在OSATE环境中实现其文本和图形化编辑器。为了便于形式化验证,给出了HBA到时间自动机(TA)的转换规则,并基于模型检测工具UPPAAL进行形式化验证。最后,给出一个案例研究来验证所提方法的有效性。     

舰载武器惯导系统传递对准仿真验证的研究

针对传统船用惯导系统采用理想运动状态对传递对准方案进行仿真验证的问题,提出了引入舰船空间运动模型的传递对准仿真验证方法。通过舰船空间运动模型提供接近真实运动环境的空间运动参数,并实现了空间运动信息至惯性敏感信息的正确转换,给出了各模块的空间变换算法转换流程。"速度+姿态"子惯导传递对准模块的仿真精度优于0.05°,证明了仿真验证系统变换算法的正确性。该研究设计为开展其它领域的传递对准仿真验证提供了有效的参考依据。     

基于多维度抽象和广度优先搜索空间划分的隐蔽信息流检测方法*

隐蔽信息流检测是开发可信计算机系统中的关键问题,而状态空间爆炸是基于状态机模型检测隐蔽信息流的主要障碍。提出一种多安全级系统中基于主体安全级的二维抽象方法,在此基础上设计了广度优先的搜索空间划分方法,使得划分变量的选取范围更大,扩展了搜索空间划分的应用范围,克服了深度优先划分方法中划分变量难以选取的问题。实验数据表明,结合抽象和搜索空间划分的方法有效降低了模型的验证规模,因此有效缓解了状态空间爆炸问题。     

综合传动装置一体化模型评价与验证研究

综合传动装置是装甲车辆动力的核心组成,为车辆提供直驶变速、转向、制动等功能。综合传动作为机电液耦合的动力装置,建立基于性能的功能实现、故障发现/控制一体化仿真模型可为状态监测和故障控制提供支持。针对综合传动装置一体化模型,分析其各分模块的功能要素和主要的功能需求,研究模型评价指标体系和验证方法,提出了一套由24个参数构成的指标集,并按照层次网状结构筛选后搭建起系统的评价指标体系,给出了一体化系统的整体评价流程。为模型的验证与评价提供手段,保证模型仿真的准确性和可靠性。     

基于区块链改进的代码共享航班管理系统模型

为解决现有的代码共享航班信息系统分布于各个航司与GDS,存在信息不一致的问题,提出了一种基于区块链改进的代码共享航班管理系统模型。改进模型在保证原系统功能的基础上,增加区块链系统的支持,将交易的用户信息及数据的摘要上链,来保证系统的不可窜改特征。并提出四次交互的消息验证机制,将改进系统中涉及业务变更的信息进行抽象并规范化。对实现的系统进行时间及空间两个维度的测试。结果表明,系统具有可扩展性,并有着较好的吞吐量及可预估的空间占用,符合企业级信息系统上链要求。     

通过分离语音空间和说话人空间的说话人识别

在说话人空间中,存在语音特征随句子和时间差异而变化的问题。这个变化主要是由语音数据中的语音信息和说话人信息的变化引起的。如果把这两种信息彼此分离就能实现鲁棒的说话人识别。在假设大的说话人变量的空间为“语音空间”和小的说话人变量的空间为“说话人空间”的情况下,通过子空间方法分离语音信息和说话人信息,提出了说话人辨认和说话人确认方法。结果显示：通过相对于传统方法的比较试验,能用小量训练数据建立鲁棒说话人模型。     

运载火箭一体化综合测控技术研究

新一代运载火箭对测发控系统的自动化、智能化,以及未来产品化的测试数据管理和批量并行测试需求提出了更高的要求,本文以运载火箭地面测控一体化及信息综合管理系统为背景,对火箭的组件、部段级批量并行测试及整箭测发控技术进行了研究,提出了分布式实时综合测控技术,将动力、测量、控制等多个分系统以及部段测试统一到本系统中,对系统数据传输的实时性和可靠性进行了研究。搭建了基于上述新型测发模式的联动试验系统,包括前端分布式节点系统、后端统一测发系统及远端云服务支持管理系统等,对一体化综合测控技术进行了验证。     

面向天地一体化信息网络的安全验证平台设计

天地一体化网络系统复杂、技术体制多样,其中安全技术涉及系统的各个层面,难以通过单项技术试验来实现系统层面的验证和评估,需要构建具有一定网络规模的验证系统来完成安全技术体系的验证。基于通用开放、可重构的理念,提出了一种天地一体化网络安全验证系统方案,实现密钥管理、安全路由、安全切换、安全隔离、安全传输等安全保障技术的系统验证。     

可能性测度下的CTL符号化模型检测

随着系统复杂性的增加,系统中的不确定信息亟待处理,状态爆炸问题也越来越严峻,现有的模型检测技术已不能完全适用于复杂系统的验证。 对可能性测度下CTL符号化模型检测进行了研究。首先用多终端二值决策图和布尔公式分别描述系统模型和待验证性质,然后再对系统模型进行归一化和简化,最后利用不动点计算完成系统验证。该研究是对可能性测度下的模型检测技术和符号化模型检测技术的整合,不但能处理系统的不确定信息,而且保持了符号化模型检测对计算时空要求低的优点,对于复杂系统模型检测具有重要意义。     

嵌入式处理器在片调试功能的验证

以龙芯1号处理器为研究对象,探讨了基于JTAG的处理器在片调试功能的验证方法.根据在片调试的结构特征建立了功能覆盖率模型,并以访存模式为基准分步建立虚拟验证原型.整个验证将定向功能测试和指令集随机测试有机地结合起来,迅速定位了设计中多个难以发现的错误.最终验证的功能覆盖率达到100%,FPGA原型经长时间运行无误.