安全关键信息物理系统的时序可预测性

安全关键的信息物理系统分为信息系统和被控的物理系统两个并发的子系统。其中信息系统具有分布式硬实时系统的特征,需要满足及时性和安全性要求,而时序可预测性是支持系统满足上述性质的关键。学术界对信息物理系统的时序可预测性的定义尚无统一认识。综述了信息物理系统的时序可预测性研究现状,总结提出了衡量系统可预测性的两个关键属性,包括时间可预测性和顺序可预测性。最后提出具有可预测性的信息物理系统的若干实现策略。     

信息物理系统中组件的时间行为可组合研究综述

组件的可组合性是组件化软件开发方法中的关键核心问题,尤其在针对具有安全关键属性的信息物理系统(Cyber Physical Systems, CPS)的开发过程中,如何建模、分析及验证系统中组件在时间行为上的可组合性,已成为保证系统正确性、安全性的的关键.本文首先介绍了传统组件化软件开发的基本思想,包括组件定义、组件的组合操作,以及组件可组合性的形式化定义等内容.进一步的,重点阐述在具有安全关键的信息物理系统中组件时间行为建模与分析的主要研究进展,对时间行为可组合的形式化定义进行归纳,讨论几种典型的系统组件模型,并分析了3种可以提升组件时间行为可组合性、可预测性的编程范式.最后,探讨了组件在时间行为可组合问题上存在的挑战,并对未来发展方向做出了展望.     

基于时序约束建模的自动精化和组合工具

为提供更优质的使用Event-B形式化方法建模混合系统的工具,根据混合系统的时序约束建模方法,其能够很好刻画混合系统建模中的时间相关性质并且支持精化和组合,提出基于它的自动筛选、精化和组合的方法.开发对应的自动精化和组合的工具链,工具链包含模型检测、自动精化和组合、模型证明等一系列功能并拥有用户友好的界面.给出一个使用...     

信息物理系统实时任务 WCET 的研究

信息物理系统(CPS)是最近几年才出现的一个新的交叉领域的研究概念,它被普遍认为是计算机信息处理技术史上的下一次革命,将会改变人与现实物理世界之间的交互方式,具有广泛的应用前景.简要介绍了 CPS 的概念、一些新的特性.研究了 CPS 实时性方面的最坏执行时间(WCET)分析的组成部分、获取方法和计算算法,并比较了几种算法的优劣,列举了这一领域一些研究进展,讨论了 WCET 分析这一领域中存在的问题,给出了将来的研究方向     

信息物理系统实时任务WCET的研究

信息物理系统（CPS）是最近几年才出现的一个新的交叉领域的研究概念,它被普遍认为是计算机信息处理技术史上的下一次革命,将会改变人与现实物理世界之间的交互方式,具有广泛的应用前景。简要介绍了CPS的概念、一些新的特性。研究了CPS实时性方面的最坏执行时间（WCET）分析的组成部分、获取方法和计算算法,并比较了几种算法的优劣,列举了这一领域一些研究进展,讨论了WCET分析这一领域中存在的问题,给出了将来的研究方向。     

并发反应式系统的组合模型检验与组合精化检验

模型检验和精化检验是两种重要的形式验证方法,其应用的主要困难在于如何缓解状态爆炸问题.基于分而治之的思想进行组合模型检验和组合精化检验是应对这个问题的重要方法,它们利用系统的组合结构对问题进行分解,通过对各子系统性质的检验和综合推理导出整个系统的性质.在一个统一的框架下对组合模型检验和组合精化检验作了系统的分析和归纳,从模块检验的角度阐述了上述两种组合验证方法的原理及其相应的组合验证策略.同时总结了各类问题的复杂性,并对上述两种方法作了比较分析,揭示了它们之间的内在联系.最后展望了组合模型检验与组合精化检验的发展方向.     

考虑电力潮流特性的信息物理系统关键节点辨识

近年来,大停电事故表明电力故障的原因不仅停留在电力网,信息网故障也是其中之一.针对电力信息物理系统中信息的网故障问题,利用潮流传输指标、故障潮流分布、对系统安全影响这三个指标提出电力节点关键度定义,将其作为信息网监控系统的功能属性.结合信息网的结构和功能属性对信息节点的综合关键度进行定义.通过对IEEE57节点系统的脆弱性进行评估,发现高综合关键度信息节点故障会对系统造成更大的负荷损失.仿真结果表明,该综合关键度指标可有效识别信息网的关键节点.     

基于规则推理的实时信息物理监控系统

基于规则的CPS监控方法在降低监控复杂度和提升监控灵活性等方面具有显著优势. 目前基于规则的CPS监控方法未考虑CPS监控场景的时间约束, 仅仅利用各种优化技术来缩短监控的响应时间. 为此, 本文基于实时规则引擎建立了一个CPS的实时监控系统RTCPMS. 该系统采用Rete网络表示监控规则, 其核心是一个新的实时推理算法Rete-TC. Rete-TC算法引入了规则截止期, 通过基于优先级的Beta节点调度方法, 使得CPS监控的时间约束尽可能地被满足. 模拟实验与智慧建筑应用案例验证了RTCPMS系统的有效性, 且实验结果表明其核心算法Rete-TC的调度成功率优于传统的规则推理算法Rete.     

时序行为提名的上下文信息融合方法

在针对视频的人体活动定位和识别领域中,现有的时序行为提名方法无法很好地解决行为特征长期依赖性而导致提名召回率较低.针对此问题,提出了一种上下文信息融合的时序行为提名方法.该方法首先采用三维卷积网络提取视频单元的时空特征,然后采用双向门控循环网络构建上下文关系预测出时序行为区间.针对门控循环单元(GRU)存在参数较多和梯...     

基于区块链的信息物理融合系统的信息安全保护框架

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)受到了学术界的广泛关注,其面临的安全性问题及防护措施也日益成为领域研究热点。通过梳理现阶段国内外关于CPS安全问题及其防护措施的研究成果发现,基于整体多层次统筹以及分布式架构的防护措施成为了当前的研究导向,这与区块链技术的整体性分布式架构特征相一致。在区块链分布式拓扑结构及其信息安全特性的基础上,提出了融合区块链技术与CPS的防护思想,论证了结合二者的可能性,并构建了实现二者深入融合的BCCPS框架机制。重点介绍了BCCPS框架在基础层级和集成层级两个层面上的具体构造情况。最后,从信息安全的保密性、完整性、可用性、可追溯性4个维度论证了BCCPS框架的安全性。该研究为建立安全、健壮的CPS提供了新思路。     

基于信息物理系统的智慧医疗平台模式的研究

本文结合当前最新的信息技术发展方向——信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）和医疗卫生事业发展的需求,提出了基于CPS的智慧医疗机构模式。基于三层级的医疗管控体系,建立了智慧医疗单元,分析了基于CPS智慧医疗需要解决的关键问题,重点阐述了基于智能管理的设备接口及数据采集方式。本文成果的成功应用将大大提高医疗卫生机构提供医疗服务、运行管理的高效性和有效性。     

信息物理系统基于空间相关性的数据传输*

提出一种基于节点间空间相关性的数据传输策略SCDF,根据空间相关性,各个节点间感知自身到目的节点的距离,并依此来计算传输概率值。节点传输概率即感知节点把消息传递给目的节点的可能性,它是消息传递时选择下一跳的重要依据。仿真模拟实验表明,与现有的直接传递(DD)算法和Epidemic算法相比,SCDF能以较低的数据传输开销和传输延迟获得较高的数据传输率。     

面向信息物理系统的覆盖网构造方法

信息物理系统的网络拓扑结构复杂,会极大影响系统中实时协同的通信效率.传统的路由算法已经无法满足日益增长的智能通信网络,为降低信息物理系统的网络延时,提出了基于改进变邻域搜索算法的信息物理系统覆盖网构造方法.首先针对信息物理系统覆盖网络节点选择方法,改进了变邻域搜索算法的领域结构和抖动方式.然后利用目标函数进一步优化覆盖...     

并发系统中谓词行为图的行为时序逻辑表达

行为时序逻辑(TLA)组合时序逻辑与行为逻辑, 可以对并发系统进行描述与验证, 它引入动作和行为的概念, 使得系统和属性可用它的规约公式表示, 但存在用TLA描述复杂系统时TLA公式复杂且难以理解的不足。类似于状态转移图, 对于并发转移可以用谓词行为图进行图形化表示, 谓词行为图与行为时序逻辑规约具有相同的表达能力。介绍行为时序逻辑的语法、语义及简单推理规则, 用一个简单的实例说明使用谓词行为图去描述并发转移系统的有效性, 并用系统规约的TLA公式对谓词行为图表达能力进行证明, 表明两者具有等价性, 为描述和分析并发转换系统提供了一种可行的方法。     

行为时序逻辑与自反线性时序逻辑的关系

为了能够将哲学逻辑中的公理系统运用到行为时序逻辑的研究中。对行为时序逻辑公式的语义进行形式化定义．从语义和语法两方面研究行为时序逻辑公理系统和具有自反性质的线性时序逻辑公理系统之间的联系．提出并证明行为时序逻辑公式转换为自反线性时序逻辑公式的定理。按照集合论和模型论的思想,定义行为时序逻辑中项和行为时序逻辑原子公式的概念。定义Lesilie Lamport所提出的行为时序逻辑公式的语义。证明自反线性时序逻辑公理系统适用于行为时序逻辑公理系统．以此为基础证明行为时序逻辑的简单规则、基本规则和附加规则。     

基于行为时序逻辑TLA的算法分析与验证

行为时序逻辑TLA是由Leslie Lamport提出的新的逻辑,它结合了行为逻辑和时序逻辑的特点,增强了表达能力。Dekker互斥算法最早是由荷兰数学家Dekker提出的一种解决并发进程互斥与同步的软件实现方法。本文以PlusCal语言和TLA+预言描述了Dekker算法,并利用ToolBox模型检测工具对DEKKER并发算法进行了验证。证明该算法满足互斥属性和非饥饿属性。     

层次化信息物理中通信拓扑边权的优化设计方法

为提升层次化信息物理系统中一致性算法的收敛速度,研究在一定约束下各层通信拓扑中边权的优化设计方法.通过矩阵相似变换并利用给定矩阵特征值之间的并集关系,将原始优化问题建模成便于高效求解的半正定规划形式.最后通过仿真验证了该文所提的边权优化设计方法的有效性.     

TCPN的组合可调度分析

时间约束Petri网(Timing Constraints Petri nets,简称TCPNs)是一类重要的时间Petri网系统.针对TCPNs中变迁可调度原始语义的不足,本文对相关定义重新定义,丰富并完善了TPCNs理论.本文首先给出了新的针对单个变迁或变迁序列的可调度分析策略.如果一个特定的变迁序列是可调度的,则相应的活动序列也同样可以顺利地完成自身的执行;否则,不可调度的变迁需要调整自己的时间约束;然后提出了组合式的可调度分析策略以分析复杂变迁序列,最后提出时序一致性的概念.