基于异构模型融合的CPS系统仿真建模方法研究

单一的离散系统仿真或连续系统仿真已无法满足复杂的CPS系统仿真需求。结合CPS一体化模型的3类实体,对计算实体构建基于事件驱动的离散事件仿真模型(UML模型),对物理实体构建基于动态连续时间坐标的连续时间仿真模型(Simulink模型),并以刻画计算实体和物理实体的交互接口和行为特征为目的,进行协同仿真,构建交互实体模型。给出并分析了UM工丫Simulink协同建模的优点,研究并分析了3种不同的模型融合方法,结合无人机模型,从模型级对CPS一体化模型的融合进行了分析设计。     

面向制造系统的有向图仿真建模方法研究

通过对制造系统虚拟仿真的需求进行分析，提出将“面向对象的分析方法、三维几何模型和仿真机制”统一起来的有向图仿真建模机制，详细讨论了虚拟仿真建模中涉及到的面向对象建模、图形化建模、运动建模和层次化建模等技术。     

基于AOP的时空Petri网的CPS建模

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)作为一系列物理过程和计算过程的紧密集成,体现为物理世界和信息世界的交互与融合。针对CPS的时空及非功能属性,提出一种面向方面的时空Petri网建模方法,在保证时空一致性的前提下,分离系统中的核心关注点和横切关注点,将横切关注点单独作为方面进行分析,并将构建规则方面重新织入系统。该方法在系统设计阶段可以对不同的非功能属性进行形式化分析,提高了系统的可靠性和可维护性。最后通过实例说明了该方法的可行性。     

面向实时数据的CPS一体化建模方法

信息物理系统(cyber-physical system,简称CPS)是一个在环境感知的基础上整合了物理和计算元素的系统,它可以智能地响应真实世界的动态变化,具有重要而广阔的应用前景。然而,CPS工作在复杂的物理环境中,周围的物理变化会对CPS的行为产生影响。因此,确保CPS在复杂环境中的安全性和可靠性至关重要。提出了一种面向实时数据的一体化建模方法,通过定义一系列的规则,将领域环境模型组合到运行时验证过程中去,从而保证CPS在不确定环境中的安全性和可靠性。该方法首先为环境建立数学模型。然后,设计合并规则将相同系统参数下仅有一个环境影响因子的数学模型合并为相同系统参数下有一个或多个环境影响因子的数学模型。之后,定义转换规则,将数学模型转换为伪代码表示的环境模型。最后,根据组合规则将环境模型组合到运行时监视模型中执行验证。该方法使得监视模型更加完整、准确,当环境发生变化时,通过动态调整参数范围使得CPS中的安全属性在复杂的物理环境中仍然得以满足。将该方法应用到移动机器人避障实验中,对影响电池容量的温度和湿度进行数学建模,然后将环境模型组合到监视模型中去,最终实现在执行任务前可以根据不同的物理环境准确地给出续航时间安全提醒。     

用于复杂系统建模与仿真的面向智能体技术

在构造兼具数据处理和知识处理能力的新型面对象型形式化体系上,根据复杂系统仿真的需要,使系统组分“对象”具有自主决策、控制和通信功能,建成多Agent系统。给出多Agent系统实现群组决策的示例。     

面向事实的概念建模方法研究综述

领域概念知识建模是构建信息系统分析的关键技术和任务之一,同时也是知识工程的瓶颈问题,其难点在于如何正确完整地捕捉和验证领域专家的知识。ER和UML等有属性特性的建模方法能够很好地描述领域知识,但却难以让领域专家确认知识的正确性和完整性。面向事实的信息建模(FOM)是一种完全面向自然语言交流的领域概念知识建模方法,是一种理想的概念建模和本体工程辅助工具。简要分析了概念建模过程,比较了不同概念建模方法,介绍了FOM的技术演化过程,从业务规则、动态建模、模型抽象机制、模型转换和工程应用等方面评述了FOM的研究现状和待研究问题。     

建模与仿真服务化研究综述

建模与仿真服务化是提升用户体验, 支撑按需访问建模与仿真能力的有效手段. 本文首先从建模与仿真服务的访问、开发以及运行与管理三个层面对建模与仿真服务化的概念进行辨析; 并从服务的分类、抽象层级、基本元素和状态四个角度对建模与仿真服务的特征进行阐述. 然后从基于网页的仿真、基于面向服务架构 (Service oriented architecture, SOA) 的仿真系统开发和服务化基础设施三个维度对建模与仿真服务化的发展历程进行梳理. 在此基础之上, 分析了基于云的建模与仿真服务化的构建原则、基本架构和应用模式, 并从访问、开发以及运行与管理三个层面给出建模与仿真服务化相关的支撑技术. 最后, 从理论体系、关键技术和新兴技术三个方面给出进一步发展建模与仿真服务化的建议.     

面向生产制造过程的虚拟仿真系统建模研究

传统的仿真建模技术不能满足对复杂生产制造过程进行仿真的要求。通过对生产制造系统结构特点及其运行方式的研究并结合面向对象的设计方法和虚拟仿真技术,给出了面向生产制造过程的三维可视化图形仿零点建模机制及实现方法,该机制将应用在作者自主开发的面向制造过程仿真系统InteVss中。     

面向目标的业务流程重组分析和建模策略

业务流程重组是企业绩效获得巨大改善的关键,但重组没有固定的模式。面向目标的业务流程重组分析和建模通过结合现有的信息系统建模技术,定义流程的各类目标及其依赖关系,从而帮助企业发现关键问题之所在并成功实现重组,它可在现有信息系统模型的基础上直接实现,并解决了现有信息系统模型无法反映企业行为因果关系的缺点。     

基于SHML的CPS行为建模及仿真

信息物理融合系统(cyber-physical systems,简称CPS)是深度融合了计算进程和物理进程的统一体,是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统,具有广阔的应用前景.CPS的行为具有混成性、随机性等特征,建模及仿真CPS的动态行为对于开发高质量的CPS系统至关重要.但是目前缺乏面向CPS的领域建模方法及建模CPS的领域建模语言,也迫切需要支持仿真CPS领域模型的仿真工具.针对以上问题,提出一种面向CPS领域的随机混成建模语言(stochastic hybrid modeling language,简称SHML)以支持建模CPS系统的行为.首先,根据CPS的领域特征定义了SHML的元模型作为其抽象语法,并定义了SHML的具体语法和操作语义;其次,基于GEMOC框架实现了SHML的可视化建模工具.此外,集成GEMOC的序列化执行引擎和Scilab的连续行为仿真引擎,实现仿真CPS的混成行为.提出了一种面向CPS领域的建模及仿真方法,设计并实现了一个集成的面向CPS行为的建模与仿真平台,为CPS的建模及仿真提供了一种有效的方法及工具支撑.     

基于分层模型的网络安全策略逐级求精算法

基于策略的安全防护技术是当前网络安全研究的重点之一,但其中的抽象策略求精问题一直没有得到很好解决,从而导致基于策略的安全应用需要人工干预配置策略.本文基于安全策略的分层管理模型,提出了一个集目标求精和实体求精为一体的安全策略逐级求精算法.该算法首先通过目标求精将抽象策略转化为系统应执行的安全行为,然后通过实体求精确定安全行为的执行环境,从而将抽象策略转化为系统可理解和可执行的操作规则,解决了策略求精问题.     

战术无线通信指挥仿真系统面向对象建模及实现

通信指挥系统在现代战争中起着非常重要的作用,仿真是评估通信指挥系统性能的主要手段。该文针对战术无线通信指挥系统的实际特点,在对系统进行模块划分的基础上,提出了一种用面向对象建模,结合实际的仿真算法和数据库技术,来实现一套操作方便、易于维护、易于升级、功能强大的仿真系统的新方法。针对战术无线通信的典型通信情况,进行了仿真研究,仿真结果为分析评估通信指挥系统的性能提供了有力的证据。     

基于Ptolemy的自适应巡航系统建模与仿真

信息物理融合系统( CPS)是计算、通信与控制技术的融合,汽车自适应巡航控制系统是一种典型的CPS,具有广泛的应用前景。通过建立汽车纵向行驶的数学模型,并基于CPS给出自适应巡航控制系统的结构,设计系统的状态机模型。基于Ptolemy分别设计前车、测量距离和本车的计算模型,构建系统的层次模型,在子模型中采用模态模式对基于时间的模型与状态机模型相结合的混合系统行为进行建模。仿真结果表明,该方法能满足自适应巡航控制系统的要求,保证系统的安全性。     

计算机生成兵力平台体系结构技术研究

本文介绍了我们实现的计算机生成兵力平台,提出一种开放的CGF系统体系结构SEFBG,给出了一种通用的CGF实体模型以及CGF行为建模语言BBML,针对海战计算机生成兵力进行了试用。试用结果表明,SEFBG可以有效地支持基于DIS或HLA分布仿真平台的计算机生成兵力系统的开发。     

面向对象数据模型建模方法研究及在大规模数据平台中的应用

“石油勘探开发应用软件工程化与集成”项目是中国石油天然气集团公司”九五”攻关项目 ,整个项目的核心是要创建一个统一的数据平台 .作者在项目的研究过程中 ,对面向对象建模技术进行了详细的研究 ,并对建模中涉及到的一些元模型进行了定义 ,包括模式定义、实体定义、属性定义、各种规则的定义等 .依据这些定义并结合石油勘探与开发工业的应用需求进行了统一建模 ,并利用 EXPRESS对模型进行描述 .本文以石油勘探与开发工业中的文档管理模型的建模为例 ,论述了这些技术在石油勘探与开发大规模数据平台中的实际中应用     

面向随机模型检验的模型抽象技术

随机模型检验是经典模型检验理论的延伸和推广,由于其结合了经典模型检验算法和线性方程组求解或线性规划算法等,并且运算处理的是关于状态的概率向量而非经典模型检验中的位向量,所以状态爆炸问题在随机模型检验中更为严重.抽象作为缓解状态空间爆炸问题的重要技术之一,已经开始被应用到随机模型检验领域并取得了一定的进展.以面向随机模型检验的模型抽象技术为研究对象,首先给出了模型抽象技术的问题描述,然后按抽象模型构造技术分类归纳了其研究方向及目前的研究进展,最后对比了目前的模型抽象技术及其关系,总结出其还未能给出模型抽象问题的满意答案,并指出了有效解决模型抽象问题未来的研究方向.     

一种可重构的工作流执行模型

为提高工作流系统的适应性和可维护性,提出了一种可重构的工作流执行模型。该模型面向活动行为的相异性和动态性,把活动状态作为描述过程状态的特征,给出了过程状态的形式化定义,建立了过程状态间的层次化关系与优先级关系。在该基础上,严格地给出了基于基本特征集和基于相容特征集的过程状态精化方法,设计了自动生成过程状态转移关系的算法。最后,结合实际应用讨论了一种基于规则的执行模型可重构性实现方法。应用该方法能够提高工作流管理系统适应企业业务过程需求快速变化的能力。