时间自动机模型验证的研究进展

基于时间自动机的模型验证是一种形式化的实时并发系统时间性质验证技术,重大软件对时间行为、时序关系的高可靠性要求,不断刺激时间自动机模型验证技术的发展.介绍了时间自动机理论、模型验证算法及工具,对该领域的研究进展做了综述,指出了时间自动机模型验证存在的问题和研究方向.     

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.     

基于Uppaal的实时系统AADL数据流模型的转换与验证

体系结构分析设计语言AADL是一种可支持软硬件一体化建模及同一模型多元分析的形式化与图形化建模语言。采用时间自动机形式化模型检验方法对AADL模型中的数据流进行转换和验证。考虑到单一数据流与混合数据流的差异性,分别设计了数据流到时间自动机模型的转换规则,并通过时间自动机网络实现数据流的综合分析。设计开发了自动化模型转换的插件AADLToUppaal Plug-in,将其嵌入到OSTATE工具中,使用时间自动机建模与验证工具Uppaal对转换得到的时间自动机进行模拟和验证,等价地验证所设计的AADL模型数据流时延是否满足系统实时性要求。仿真实验结果表明,所设计的数据流模型转换方法能有效地将AADL模型转换到时间自动机模型,并能在Uppaal中正确地分析原模型的数据流时延特性。     

时间自动机与网络协议验证

随着网络协议复杂性的增大，其自身的潜在错误变得更加重要。使用形式化的方法来描述和验证网络协议可以发现其中的潜在错误。时间自动机是形式化方法的一种，可以很好地应用于网络协议验证中。目前基于时间自动机已经开发出了多种自动验证工具。文章介绍了网络协议验证的几种方法，并以KRONOS验证FDDI协议为例说明了用时间自动机验证协议的方法。     

基于IF的实时系统验证

IF是一个对异步实时系统建模和验证的开放环境,建立在具有丰富表达能力,基于时间自动机的中间语言IF符号集之上。文章描述了IF的组成,包括其体系结构,所使用的符号集;然后给出了IF对实时系统验证的方法,并运用此验证方法对一个实时系统实例进行了验证。     

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B/S架构的实时系统建模验证工具

实时系统的建模与验证是实时系统开发过程中不可或缺的环节。由于目前业界中广泛使用的建模验证工具UPPAAL存在下载安装慢、拖拽控件不灵活且不支持多用户进行项目团队管理等弊端与局限性,在考虑UPPAAL缺点的同时结合实际应用需要,设计并实现基于B/S架构的实时系统的建模和验证工具。该工具通过浏览器即可访问,提供良好建模操作体验的同时支持多用户进行项目团队管理。使用该工具编辑运行具体实例,验证了实例系统的可达性、安全性等性质,获得了预期的正确结果,完成了该工具的功能测试。     

一类时间自动机的时间约束可满足性判定方法

时间自动机是一种有效描述实时系统行为的计算模型。借助时间自动机对实时系统进行分析、设计能够保证所开发的实时系统具有较高的可靠性。在此过程中对时间自动机的验证是非常关键的一步。验证的主要目的是为了保证时间自动机能够正确地描述实时系统。其中迁移的时间约束可满足性就是需要验证的性质之一。常用的方法是通过构造时间区域自动机来实现,但该方法所涉及的状态数目巨大。该文针对一类时间自动机的特点给出了基于时间关系矩阵来判定时间约束可满足性的方法,结果表明该方法能够有效地减少状态数。     

基于时间抽象状态机的AADL模型验证

提出了一种基于时间抽象状态机(timed abstract state machine,简称TASM)的AADL(architecture analysis and design language)模型验证方法.分别给出了AADL子集和TASM的抽象语法,并基于语义函数和类ML的元语言形式定义转换规则.在此基础上,基于AADL开源建模环境OSATE(open source AADL tool environment)设计并实现了AADL模型验证与分析工具AADL2TASM,并基于航天器导航、制导与控制系统(guidance,navigation and control)进行了实例性验证.     

基于时间自动机的物联网服务建模和验证

物联网服务的建模和验证是当前物联网服务提供中的一个重要问题.文中将物联网服务的行为建模为其与相关环境实体的交互,并引入环境实体以刻画物理世界各种物体的属性和行为,从而将物联网服务能力建模为它能够导致的环境实体发生的期望变化.文中以时间自动机为建模工具,分别为将要监测和要控制的物理环境实体以及不同种类的物联网服务独立建模...     

基于SysML & AADL的IMA刹车控制系统实时性需求验证

针对设计阶段难以对刹车控制系统进行实时性分析验证的问题,提出基于SysML & AADL的实时性需求验证方法。首先论述综合模块化航电系统中刹车控制系统的组成和实时性定义,基于SysML建模语言建立系统模型,并添加MARTE描述的组件时间延迟;然后建立SysML/MARTE与AADL的模型元素映射关系,根据该关系,将SysML模型转化为符合AADL语义的模型。最后利用AADL分析工具得到实时性验证结果,验证了所提出实时性验证方法的有效性。     

基于时间Petri网的AADL模型

随着嵌入式系统设计日益复杂,对系统的描述也提出了越来越高的要求,特别是实时性能。因此如何描述实时性能逐渐受到重视。在嵌入式系统中,线程的时间属性影响着系统的实时性,因此在设计早期利用AADL描述线程,但是AADL只是一种半形式化的语言,不够精确,并可能产生二义性。因此,把AADL模型转化为时间Pe砸网,但是时间Petri网不能很好地表示AADL的时间属性。故在研究AADL模型的时间属性的基础上,针对时间Petri考虑区域值延时与固定延时,并把固定延时当作区域值时延的一种特殊情况。最后给出针对AADL模型转化为时间Petri网的相应规则。     

基于uppaal的飞机着陆控制系统模型验证

为了避免飞机在着陆过程中出现事故,同时又能充分利用机场的跑道资源,对飞机数量多于跑道的情况进行了研究,采用了模型验证的方法.介绍了时间自动机的相关理论,以及基于该理论的验证工具uppaal,在此基础上使用uppaal工具对飞机着陆过程构造了模型,然后对模型的需求规范进行了验证,验证结果表明该模型不存在死锁问题,最终可以保证飞机安全和及时地着陆.     

实时时序逻辑语言XYZ/RE到时间自动机的映射

时间自动机是一种重要的实时系统建模工具。本文建立了实时时序逻辑语言XYZ/RE到时间自动机的一种映射机制,将XYZ/RE所描述的系统进程直接转换为时间自动机,这样不但可以准确捕获实时系统功能和控制行为,还可以利用基于时间自动机的验证工具UPPAAL对XYZ/RE描述的系统正确性进行检测。最后本文通过一个实例的描述与检测,验证了映射机制的有效性。     

基于时间自动机模型的测试用例生成方法优化

为了减少测试产生、执行,存储以及维护测试用例的代价,提出了一种基于时间自动机模型的测试用例生成方法的优化技术.针对实时系统中不同的时间尺度,为了加快基于模型的测试用例生成的速度,通过对原时间自动机模型的结构进行改进,对这类实时系统进行测试产生优化.实验结果表明,优化后产生的测试用例集的大小及所用时间相对于优化之前有较大程度的约减,为进一步减少测试执行的时间,提高测试效率,加快软件开发进程提供了可行的解决途径.     

一种基于时间自动机的实时系统模型检查算法的设计与实现

该文首先简介了时间自动机、时钟区域、区域等价、时钟带的概念,利用区域等价关系,可以将时间自动机的无穷状态空间转化为有穷。然后通过一个典型的实例完整地介绍了基于时间自动机的实时系统模型检查技术,并用Visual C++语言描述了实时特性验证中的数据结构,实现了实时特性验证算法,实验表明利用该算法可以进行实时系统的形式化验证。     

混杂系统的扩展时间自动机模型及验证研究

混杂系统复杂度高且涉及领域广,没有通用的方法来解决分析、设计等问题。为解决一类工业控制混杂系统的建模和验证问题,对时间自动机进行了语义扩展,使其含有连续变量以及映射在其上的约束,使用扩展后的时间自动机对此类混杂系统进行建模,采用验证工具UPPAAL进行模型分析模拟,并使用简化的CTL对系统需求规范进行验证。具体实例研究表明,该方法对于分析设计一类混杂系统具有可行性和有效性。     

基于时间自动机的嵌入式系统调度分析工具

为验证嵌入式实时系统开发过程中任务集的可调度性,设计并实现一种嵌入式系统调度分析工具。提出通用任务模型,建立任务与事件到达自动机和任务状态自动机的状态关系映射,利用基于模型检测的时间自动机可达性方法判定系统的可调度性。仿真实例结果表明,该工具的分析准确性较高。     

一种实时系统时间约束验证方法研究

目前,能够对汽车电子领域中复杂嵌入式系统安全关键软件功能模和时间约束分析的方法尚在研究中,而这些系统作为实时控制系统,应该确保其具有准确的、可分析的时间行为。时钟约束规范语言CCSL是实时系统的标准描述语言中描述时钟约束的规范语言。采用CCSL规范表达式描述实时系统时间约束;设计了CCSL基本元素到时间自动机基本元素的转换规则;使用时间自用机验证工具UPPAAL对转换得到的自动机模型进行验证分析,验证实时系统是否满足相应的时间约束。