基于UPPAAL的AADL模型可调度性验证

针对体系结构分析设计语言(AADL)模型的可调度性验证问题,提出了利用模型检测工具UPPAAL对其线程组件在非抢占型调度策略下的可调度性进行形式化分析和验证的方法,并实现了从AADL模型到UPPAAL中模型的模型转换工具。实验结果证明了通过UPPAAL来分析和验证AADL模型的可调度性问题的可行性。相比其他方法而言,基于形式化理论的本方法的验证结果更加精确。     

基于UPPAAL的实时系统模型验证

UPPAAL是一种使用时间自动机模型的实时系统验证工具，它可以避免时间自动机求积时状态空间的爆炸。介绍了时间自动机理论和工具UPPAAL，着重说明如何用UPPAAL进行模型检查，并给出了一个应用实例。     

Research on Verification Method of AADL Behavior Model Based on UPPAAL

为了实现AADL(体系结构分析与设计语言)行为模型的分析验证,基于行为附件的文法结构以及行为描述方式,提出了AADL行为模型与UPPAAL下时间自动机模型之间的模型转换规则.在转换规则的基础上,设计和实现了自动转换的原型工具.最后以航天器控制系统中制导、导航与控制计算机从陀螺取数的AADL模型为例,经自动转换得到时间自动机模型,并在UPPAAL下仿真、验证其行为正确性,同时证明了模型转换的有效性.     

数据和时间感知的Web服务组合模型检测

为了验证Web服务组合中的数据属性和时间属性,提出了一种基于数据和时间感知的服务模型DTSM的Web服务组合模型检测方法。首先将I3PEL描述的Web服务组合转换为含有数据流信息和时间信息的形式化模型,然后将该模型映射至UPPAAL规约,最后应用模型检测工具UPPAAL实现了Web服务组合的正确性验证。     

基于UPPAAL的数据关联时序有限自动机模型验证

对数据关联过程建立了时序有限自动机模型，时序有限自动机时钟变量只取整数值，从而减小数据关联过程生成的状态空间。在一定的时间约束下，使用模型检测工具UPPAAL对所建模型的关键性质——关联准确性进行了分析和验证。检测结果验证了利用UPPAAL进行数据关联准确性分析的可行性。     

基于时间自动机的实时系统建模及验证

实时系统必须在一个事先定义好的时间限制内对来自外部或内部的事件进行响应,如何有效验证实时模型的正确性和安全性是一个难点.文章通过多个时间自动机来模拟实时系统中的各个对象,并用UPPAAL对模型进行验证,减少了模型验证的状态搜索空间,为实时嵌入式系统开发和验证提供了一种可行、安全的控制机制.实验结果显示了系统的有效性.     

AFDX冗余管理机制的仿真

介绍了AFDX系统的组成及体系结构,通过对AFDX实时通信协议的冗余管理机制和冗余帧处理算法的分析和研究,提出具有较高可靠性的冗余帧处理算法ESKM.并通过时间自动机理论和UPPAAL工具模拟仿真,验证了其满足航空电子网络数据传输的可靠性需求.     

基于扩展SysML活动图的嵌入式系统设计安全性验证方法研究

能源、交通等领域中复杂嵌入式系统设计的安全性分析与验证工作已经成为当前的重要研究热点之一;本文提出一种结合MARTE语义信息的扩展Sys ML活动图模型,用于描述安全关键应用中的嵌入式系统动态行为的设计,并对此扩展模型展开基于模型转换的系统设计安全性特征的形式化分析与验证方法的研究;包括:构建了Sys ML活动图与MARTE中非功能性质建模语义相结合的元模型,以及验证工具UPPAAL的时间自动机元模型,并且给出了二者之间的语义映射规则;建立了从时间自动机模型描述到UPPAAL工具输入格式之间的语法转换方法;设计了一个基于AMMA平台的面向扩展Sys ML活动图的模型转换与验证框架;最后,给出了一个高铁控制系统设计模型的安全性验证的实例分析.     

基于模型检测的多轮FR协议验证

随着网络的大规模应用,越来越多的协议在并发环境中执行,时间也成为协议中一个重要因素.本文对公平交换协议Franklin/Reiter协议加入了时间因素,用时间自动机对其建模,并用自动验证工具UPPAAL验证了单轮协议的性质.重点验证了并发环境中多轮协议的执行情况,最后给出了协议在多轮情况下正常执行需满足的条件.     

基于时间自动机的道岔自动控制研究

实时系统由于受时间约束,设计和验证具有很高的挑战性.用多个时间自动机来规范模拟道岔自动控制系统,给出了一种自动化的道岔控制模型(TTCQ),并采用UPPAAL作为模型验证工具,证明了该模型具有安全性、有效性和可控性.所采用的方法避免了积的等价类状态空间的爆炸,减少了验证的搜索空间,为铁路交通提供了一种可行的、安全的、智能的控制机制.     

基于UPPAAL的WSNs数据收集协议的建模与分析

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)广泛应用于各类数据收集系统,如居民区无线抄表(包括水表、电表和燃气表)系统。数据收集协议设计的正确性与合理性是影响网络正常运作的关键因素。针对数据收集协议的实时性需求,提出了基于UPPAAL实时模型检查器的WSNs数据收集协议的建模与分析方法。由于UPPAAL的输入模型相对于一般时间自动机模型而言较为复杂,因此首先对所选数据收集协议的通信行为建立一般时间自动机模型,之后再将其进一步转换为UPPAAL的输入模型。为了阐明该方法的有效性,选择了一个实际的无线抄表数据收集协议WM2RP作为例子进行建模,并利用UPPAAL分析其性质。分析结果显示,该协议能够满足一些与安全性及可靠性相关的性质。为了从多角度对协议进行分析,进一步建立了WM2RP协议的异常模型和能耗模型。     

基于UPPAAL的AADL行为模型验证方法研究

Web服务(Web services)已成为当前和未来网络分布式应用的主流软件开发技术。如何确保Web服务软件的质量和可靠性是当前软件工程领域关注的焦点问题。分析了Web服务测试的层次和阶段,以及测试工具的现状,提出了Web服务自动化测试的技术框架,分析了此框架内Web服务操作、Web服务操作序列和Web服务组合WSB-PEL流程测试的关键技术,并研制了测试用例自动生成的原型系统,给出了实验结果,最后指出Web服务自动化测试技术值得进一步探讨的主题。     

基于时间自动机模型的无线传感器网络数据收集协议测试用例生成

从协议测试的角度出发研究了基于时间自动机模型的无线传感器网络数据收集协议测试用例生成方法,提出利用UPPAAL工具对数据收集协议建立时间自动机模型,进而利用UPPAAL CoVer工具生成满足特定覆盖标准的测试路径集合的方法。为了便于生成实际测试用例,开发了辅助自动测试用例生成工具ATCGT。通过一个工业界的无线抄表数据收集协议的建模与测试用例生成实例,阐明了该方法的有效性。     

Timed Behavior Trees for Failure Mode and Effects Analysis of time-critical systems

Behavior Trees are a graphical notation used for formalising functional requirements, and have been successfully applied to several industrial case studies. However, the standard notation does not support the concept of time, and consequently its application is limited to non-real-time systems. To overcome this limitation we extend the notation to timed Behavior Trees. We provide an operational semantics which is based on timed automata, and thus serves as a formal basis for the translation of timed Behavior Trees into the input notation of the timed model checker UPPAAL. System-level timing properties of a Behavior Tree model can then be automatically verified using UPPAAL. Based on the notational extensions with model checking support, we introduce timed Failure Mode and Effects Analysis, a process for identifying cause-consequence relationships between component failures and system hazards in real-time safety critical systems.     

Transformation of Function Block Diagrams to UPPAAL timed automata for the verification of safety applications

Verification of IEC 61131-3 based safety applications is a challenge in the industrial automation domain. In this paper, the transformation of FBD diagrams to UPPAAL formal models was adopted to address this challenge. A set of transformation rules are defined for the automatic transformation of IEC 61131-3 Function Block based safety applications to UPPAAL timed automata models. These models are next used for the verification of the safety application. Both the source and the target domain models have been formally defined and these definitions are used for the definition of the transformation rules. Based on this a prototype model transformer was developed using Java. The transformer was used with various safety applications to check the efficiency of the transformation process. A laboratory system is presented as a case study to highlight the proposed approach.     

基于时间自动机的Web服务模型检测

传统的基于有限状态机的组合Web服务模型检测方法不能保证带有时间约束的组合Web服务的正确性.把组合Web服务看成多智能体系统,将带有时间约束的Web服务智能体建模为时间自动机,通过并发组合构成时间自动机网络,从而用时间自动机验证工具UPPAAL对组合Web服务的运行过程进行模拟,并验证其活性、安全性和死锁等性质.采用该方法对雇员出差安排组合Web服务进行建模和验证,结果表明,该组合Web服务存在死锁问题.最后通过分析死锁产生的路径,完善该组合Web服务的通信协议,从而消除了死锁.     

AFDX冗余管理机制的仿真

介绍了AFDX系统的组成及体系结构,通过对AFDX实时通信协议的冗余管理机制和冗余帧处理算法的分析和研究,提出具有较高可靠性的冗余帧处理算法ESKM。并通过时间自动机理论和UPPAAL工具模拟仿真,验证了其满足航空电子网络数据传输的可靠性需求。