特征模型驱动的网构软件构件组装与优化方法

面向特征的领域分析方法可为网构软件中资源的有序化提供有效支持.从领域工程的角度出发,提出一种特征模型驱动的网构软件组装与优化方法,该方法以iJackson图描述网构软件的特征模型,结合软件体系结构特点,分析了将特征模型转换为面向业务构件、基于工作流图技术的组合模型的机制,通过应用图论方法,将组合模型建模为以领域特征簇为中心的构件组装结构图,围绕面向多目标需求的QoS模型,建立了Internet环境下网构软件构件组装问题的数学模型,提出了一种基于蚁群优化算法的全局优化方法.最后,以网上书店系统为倒,介绍了仿真实验过程,并说明了方法的有效性和可行性.     

一个决策驱动的网构软件动态演化模型

传统的建模方法比较难实现网构软件系统的动态演化和自适应性,基于决策驱动的网构软件动态建模方法研究已经成为一个热点。从决策抽象和问题分解角度,提出一个决策驱动的网构软件动态演化模型。首先使用松弛原子算法来分解问题与动态组合决策;然后采用累加累减算法建立网构软件动态演化模型;最后设计相关的网构软件系统来验证该模型。性能分析表明,相比传统模型,该模型有良好的动态演化效果。     

一种网构软件体系结构中的纵横验证机制*

如何在开放、动态、复杂的Internet环境下开发网构软件是软件技术领域一个挑战性课题。从网构软件整个生命周期入手,对网构软件的形式化模型,在简单介绍抽象状态机(ASM)的基础理论之后,刻画了网构软件的构件模型,并对构件模型进行了基于ASM的形式化描述,在此基础上,将粗粒度抽象构件的精化问题转换为求解构件组合方案的问题,并在体系结构元层,提出一种双向验证方法对不同抽象程度的组合方案进行横向和纵向的验证,以保证目标系统的正确性和求精过程的正确性。以上形式化建模和双向验证方法尽可能地避免和消除了软件设计早期的错误。通过系统实验验证可以看出,该方法对网构软件的开发具有一定指导意义。     

基于Petri网的一种时序分析方法

Ｐｅｔｒｉ网由于有强大的建模能力和成熟的理论支持,被广泛应用于各种系统的建模．本文通过把Ｐｅｔｒｉ网转换成转移系统,利用转移系统和Ｋｒｉｐｋｅ结构给出时序逻辑语义的解释,从而建立了一种在Ｐｅｔｒｉ网上进行时序分析的方法．这种方法是根据不动点理论,用模型检查验证公式正确性．通过对Ａｄａ程序会合性质进行模型检查,验证了这种方法的有效性．     

基于petri网的自动信任协商理论研究

在以往的自动信任协商研究中,Petri网很少被用于构造策略模型。提出一种基于petri网的自动信任协商进行合理建模和分析,提供了形式化建模方法和验证,并通过VC程序对其进行了模拟验证,达到了对自动信任协商理论研究的目的。     

基于元模型的协同建模模型组装与更新方法

随着软件规模日益增大,软件复杂度不断提高,飞机、轮船等大型系统的设计与开发往往是由多个不同专业领域、具有不同职能的团队相互协同完成的.针对协同建模中局部模型之间缺失信息所导致的模型不完整问题和更新操作之间发生冲突所导致的模型不一致问题,文中首先提出了一种基于元模型的协同建模模型组装与更新方法(Model Combination and Update,MCAU),该方法在元模型上定义了协同关系与更新操作,可在协同建模过程中保证模型的完整性与一致性,并通过一个实例对所提方法进行了应用与分析.其次,文中还提出了一种基于模型驱动的软件协同建模框架(Software Collaborative Modeling Framework,SCMF),该框架可有效支持多种建模语言的扩展.最后,基于Eclipse框架开发了软件协同建模原型系统CorMo-del,并通过相关实验进一步验证了MCAU方法的有效性.     

嵌入式实时软件模型开发环境研究

为保证嵌入式实时软件的功能安全和实时性,基于模型驱动开发方法,研究了嵌入式实时软件的模型开发环境的体系结构,设计了一个嵌入式实时软件模型开发环境的原型MDE环境.其中应用任务模型使用两层模型机制:上层模型用于建模应用任务的功能行为与性能特征并支持形式化功能安全验证和实时性分析,下层模型用于模型测试和自动生成支持嵌入式实时操作系统API接口和驱动函数接口的应用任务源代码.通过工具集成实现了建模、分析验证、代码生成和测试等嵌入式实时软件的完整模型化开发过程,为将来进一步完善和改进嵌入式实时软件模型开发环境的构建技术提供了应用验证.     

基于petri网的文件审批系统工作流建模

以工作流技术为基础,将基于petri网的建模方法应用到文件审批系统的分析过程中,构建系统的petri网模型,并利用petri网化简规则,对该模型进行了结构上的正确性验证;同时,通过模型的可覆盖树对模型的可达性、活性、有界性等petri网的性质进行了验证.结果证明,该技术能够在文件审批系统中进行建模和可行性验证.     

基于UML活动图的Web服务合成动态行为建模方法研究

描述了利用UML进行Web服务合成的建模方法,包括静态结构建模和动态行为建模两个方面,针对Web服务合成的动态行为建模部分,详细说明了利用UML活动图进行建模时需要注意的问题,如活动图的控制流模式与Web服务合成控制流模式的语义对应关系,所支持的数据模式,以及为了方便模型转换对活动图actions元素的概念扩展,给出了动态行为建模方法,并给出了基于OCL的转换规则以及UML活动图元素到BPEL4WS元素的映射关系,最后通过订单管理案例对所述方法进行验证,为Web服务合成提供了新的思路。     

网构软件的随机性资源自适应性的形式化分析与验证

因特网上的资源具有不确定性、随机性,需要考虑如何保证网构软件系统在运行中满足资源需求。使用随机性资源接口自动机对软件构件的行为进行形式化建模,并使用随机性资源接口自动机网络描述构件组装系统的组合行为;在资源不确定的情况下,检验组合系统是否满足资源约束,并提出基于可达图的相应算法。给出了一个实例网上书店系统,并用模型检测工具Spin验证了模型的正确性。     

How to Verify a Safe Real-Time System: The Application of Model Checking and Timed Automata to the Production Cell Case Study*

The formal verification of a real-time system requires either a proof theoretic or model theoretic approach. Both being applicable to a model of the proposed behavior of the concurrent real-time system. This paper evaluates the use model checking and timed automata by their application to an adaptation of the Production Cell case study. The Uppaal tool is used in this evaluation. The modeling aspects were found to be straightforward, but to accomplish the necessary model checking required some knowledge of the underlying process. Nevertheless, the conclusion of the study is that these techniques are generally applicable and be can be undertaken in an engineering context without detailed domain knowledge of the model checking technique.     

基于时间STM的软件形式化建模与验证方法

状态迁移矩阵(state transition matrix,简称STM)是一种基于表结构的状态机建模方法,前端为表格形式,后端则具有严格的形式化定义,用于建模软件系统行为.但目前STM不具有时间语义,这极大地限制了该方法在实时嵌入式软件建模方面的应用.针对这一问题,提出了一种基于时间STM(time STM,简称TSTM)的形式化建模方法,通过为STM各单元格增加时间语义和约束,使其适用于实时软件行为刻画.此外,针对TSTM给出了一种基于界限模型检测(bounded model checking,简称BMC)技术的时间计算树逻辑(time computation tree logic,简称TCTL)模型检测方法,以验证TSTM时间及逻辑属性.最后,通过对某型号列控制软件进行TSTM建模与验证,证明了上述方法的有效性.     

基于Petri网化简方法的工作流模型验证

经营过程的建模、分析与优化是支持企业经营过程重组（BPR）的重要基础,行之有 效的模型分析方法是成功进行模型分析的重要的关键技术问题．在深入分析了经营过程工作 流模型特点的基础上,本文提出了一种基于Petri 网图形化简规则的业务过程模型分析与验 证方法,证明了所提出这套化简规则的完备性和多项式时间的复杂性．并应用一个实例证明 了所提出方法的有效性．     

车辆跟随控制策略的状态可达集建模及验证方法

车辆动态行为的不确定性会造成跟随车辆控制的不确定性.传统的车辆跟随控制方法只是针对车辆的单一行为动态的不确定性进行建模,无法遍历车辆所有可能的控制输入,因而,既无法一次性提供跟随策略下完整的可行控制方案,也不足以在理论上保证对策略安全检测的可信性.为此,提出车辆跟随控制策略的状态可达集建模及验证方法.该方法将控制策略转换为能用可达集计算和表征的多级安全判定事件,利用随机可达集的状态遍历特征描述车辆控制输入的不确定性,通过对可达集交集的判断,辨识所有初始条件对应的危险与安全控制行为,为驾驶员提供完整的可选择控制方案;然后利用马尔科夫链逼近可达集,近似表达车辆行为的不确定性,依据驾驶员行为习惯统计验证策略的安全性,实现对控制策略的有效建模分析.实验结果表明,所提出的建模及验证方法不仅可以完备地表征车辆不确定行为,提供交通情形中跟随策略相应的完整控制方案,也可实现对策略安全性的精确验证.     

Constraint-based functional design verification for conceptual design

In the early stages of mechanical product design, designers not only need to determine the physical structure of the design, but also need to verify that the design functions properly with the allowable values or ranges of values of the relevant design attributes. Existing work on design verification is either aimed at specific design problems, which are generally carried out at the downstream design stages, or aimed at deriving design behavior using a behavioral simulation approach. Functional design verification has largely been neglected by the research society. To tackle this problem, we propose a generic constraint-based approach that is based on a comprehensive functional design model. A number of strategies are proposed for the approach, including strategies for design variables reduction, variable dependency graph development, constraint propagation, and dynamic verification of a design over an assigned set of attributes (variables). The approach is implemented as part of a functional modeling design environment. A simple design verification case is presented to illustrate our approach.     

软硬件综合AADL可靠性建模及分析方法

目前嵌入式系统广泛应用于航空电子、远程医疗、汽车电子等具有高可靠性要求的系统中。随着嵌入式系统的复杂度越来越高,为了保障系统的高可靠性需求,需要在系统开发的早期设计阶段对系统的可靠性进行分析评估,以提高系统的开发效率。嵌入式系统中软件、硬件功能的失效都会对系统可靠性产生影响,而AADL的可靠性模型缺乏对硬件构件错误的影响及传播机制进行刻画分析的能力。本文综合考虑软、硬件错误发生失效后对系统可靠性的影响,提出了一种面向系统架构级别的软硬件综合可靠性分析方法。该方法基于电子电路设计中事务级建模方法,扩展了AADL事务级错误模型的语法和语义,来支持AADL对硬件构件错误传播的硬件功能行为建模,在此基础上,利用AADL模型实例化机制实现对嵌入式系统可靠性建模,刻画了错误行为在硬件构件之间、软硬件构件之间的传播与影响。同时,定义了AADL硬件构件事务级错误模型到广义随机Petri网模型的映射规则,实现了系统软、硬件综合的可靠性行为仿真计算模型组合,支持嵌入式系统的软硬件综合可靠性分析。论文开发了软硬件综合可靠性建模与分析工具原型,并以某型飞机空气增压系统为例,在航空电子系统架构设计中进行尝试,验证了该方法在复杂嵌入式系统设计中进行软硬件综合可靠性分析的可行性与优越性。     

一个基于可满足性算法的时序深度计算方法

有界模型校验（Bounded Model Checking）由于验证的不完备性而经常受到验证人员的指责。为了解决这个问题，计算时序深度的算法被提出。该文算法基于可满足性算法引擎，与其它基于可满足性算法引擎的算法不同，为了减少可满足性算法引擎的负担，采用了状态空间显式存储的方法。ISCAS’89的实例很好证明了该算法的有效性。     

一种软件自适应UML建模及其形式化验证方法

软件自适应的建模和形式化验证是提高自适应软件开发效率、保证自适应软件可靠性的基础,现有研究中软件自适应可视化建模与形式化建模相隔离,一定程度上阻碍了自适应软件的开发.为此,提出MV4SAS的方法,将可视化的UML与严格化的时间自动机相结合,用于软件自适应的建模和形式化验证.首先,应用UML扩展机制引入新的构造型、标记值和约束条件,定义软件自适应建模设施,在此基础上构造软件自适应结构模型和行为模型;然后,根据定义好的转换算法将软件自适应行为模型转换为时间自动机网络,建立软件自适应形式化模型;最后,定义一组软件自适应形式化验证性质,并利用模型检测工具UPPAAL验证软件自适应模型的可靠性.案例研究表明,该方法可有效降低软件自适应建模和验证的复杂度,提高软件自适应的建模效率和模型可靠性.     

Uncertainty Analysis in Software Reliability Modeling by Bayesian Analysis with Maximum-Entropy Principle

In software reliability modeling, the parameters of the model are typically estimated from the test data of the corresponding component. However, the widely used point estimators are subject to random variations in the data, resulting in uncertainties in these estimated parameters. Ignoring the parameter uncertainty can result in grossly underestimating the uncertainty in the total system reliability. This paper attempts to study and quantify the uncertainties in the software reliability modeling of a single component with correlated parameters and in a large system with numerous components. Another characteristic challenge in software testing and reliability is the lack of available failure data from a single test, which often makes modeling difficult. This lack of data poses a bigger challenge in the uncertainty analysis of the software reliability modeling. To overcome this challenge, this paper proposes utilizing experts' opinions and historical data from previous projects to complement the small number of observations to quantify the uncertainties. This is done by combining the maximum-entropy principle (MEP) into the Bayesian approach. This paper further considers the uncertainty analysis at the system level, which contains multiple components, each with its respective model/parameter/ uncertainty, by using a Monte Carlo approach. Some examples with different modeling approaches (NHPP, Markov, Graph theory) are illustrated to show the generality and effectiveness of the proposed approach. Furthermore, we illustrate how the proposed approach for considering the uncertainties in various components improves a large-scale system reliability model.     

2D conditional simulation of channels on wells using a random walk approach

Channel modeling is one of the popular topics in the application of geostatistics to fluvial reservoir modeling. This paper presents an approach to designing channels which have a general flow direction through sand well locations and which avoid shale well locations. This approach is named the random walk on graphs of well locations, and is applied to model channel reservoirs.This modeling process consists of two parts: one direction walk modeling and two direction walk modeling. The first model aims to determine each channel location by the use of a transition probability with a random walk essentially in the main flow direction, say the north–south direction, while the second model simulates different channels that can be oriented in both directions, either from north to south or from south to north. In both parts of the model, the transition probability is estimated based on two coefficients: one is the correlation coefficient of channel observations; the other is the obstacle coefficient of non-channel observations. A case study with a dense array of 332 wells is presented using the proposed random walk model. For the purpose of model verification, channel maps created by the random walk are compared to the hand-drawn channel maps made by geologists. The results show a good agreement in both types of maps, but in contrast to the single map supplied by geologists, the random walk model is capable of generating many realizations of channel configuration, hence allowing for uncertainty evaluation.A limitation of this approach, related to the influence of the number of wells, is discussed.