摘要：CBTC(Communication Based Train Control)系统可有效提高轨道交通的列车运营效率,降低系统建设和维护费用。在系统研发过程中需对系统进行建模、仿真和验证,发现系统设计缺陷,以保证系统的安全性。CBTC区域控制子系统是一实时控制系统,它要求控制时间的精确性和控制过程的准确性。本文通过分析城市轨道交通CBTC区域控制子系统的结构,给出满足该子系统安全性的功能和性能要求,并结合时间自动机理论方法提出包含列车、速度距离控制器、区域控制器和多车控制队列的时间自动机网络模型。同时,应用uppaal验证工具对CBTC区域控制子系统进行仿真建模,并验证该子系统功能和性能要求,从而保证了系统模型的安全性和受限活性。

摘要：为汽车自动驾驶提供安全高效的自动驾驶行为决策,是汽车自动驾驶领域面临的挑战性问题之一.目前,随着自动驾驶行业的蓬勃发展,工业界与学术界提出了诸多自动驾驶行为决策方法,但由于汽车自动驾驶行为决策受环境不确定因素的影响,决策本身也要求实效性及高安全性,现有的行为决策方法难以完全支撑这些要素.针对以上问题,提出了一种基于贝叶斯网络构建RoboSim模型的自动驾驶行为决策方法.首先,基于领域本体分析自动驾驶场景元素之间的语义关系,并结合LSTM模型预测场景中动态实体的意图,进而为构建贝叶斯网络提供驾驶场景理解信息;然后,通过贝叶斯网络推理特定场景的自动驾驶行为决策,并使用RoboSim模型的状态迁移承载行为决策的动态执行过程,以减少贝叶斯网络推理的冗余操作,提高了决策生成的效率.RoboSim模型具有平台无关、能模拟仿真执行周期的特点,并支持多种形式化的验证技术.为确保行为决策的安全性,使用模型检测工具uppaal对RoboSim模型进行验证分析.最后,结合变道超车场景案例,进一步证实所提方法的可行性,为设计安全、高效的自动驾驶行为决策提供了一种可行的途径.

摘要：全自动驾驶系统FAO(Fully Automatic Operation)具有安全、可靠、高效的特点,成为未来城市轨道智能交通系统的主要发展方向。FAO系统典型运营场景是1个实时的过程,为发现其逻辑的错误、功能和性能的缺陷,需要在系统设计前,针对系统需求规范中典型运营场景的实现流程进行形式化分析。本文分析FAO典型运营场景保护区的实现流程,在系统需求规范中提取其功能与性能的需求,采用基于时间自动机理论的uppaal构建时间自动机网络模型,进行仿真分析,并验证其功能属性、性能属性与安全属性。通过反例分析、模型修正,增强对FAO系统的理解,减少设计故障,提高安全性,为系统设计与实现打下良好的基础。

摘要：虚拟生产系统(VPSs)是一种为应对易变的和不确定的制造环境而提出的新型生产资源结构形式.针对VPSs的特点,提出了基于自治与协调机制的控制结构.应用赋时自动机理论以及在uppaal的辅助下,对VPSs进行了DEDS的建模.为获得期望的性能(生产流程和时间)和行为特性(避免冲突和死锁),设计了基于启发式调度规则的自治与协调监控器,并进行了系统分析和时间最优调度的计算与仿真,从而构建起兼顾控制和调度问题的VPSs闭环监控系统.

摘要：基于车车通信的列控系统在传统车地通信的基础上,引入了车车通信技术,后车与前车实时通信,极大地简化了地面设备,提高了列车运行效率。使用STPA法对该系统的关键设备(资源管理单元)的安全性进行研究。以资源管理单元下发临时限速命令的过程为例,识别出过程中的危险行为,找出系统的不安全因素,规划安全性设计需求。通过安全性设计需求条件搭建该场景的时间自动机网络模型,使用uppaal对模型进行验证。验证表明STPA方法能够找到列控系统中的控制缺陷,并采用相应的策略,提高系统的安全性,在列控系统的安全性分析中具有较好的适用性。

摘要：由于智能手机电池容量有限,应用程序的功耗是其主要消耗之一,因为应用程序可能会产生意外功耗或能源错误,其中大多数是设计错误。为分析应用程序功耗和通信流量特性,提出使用基于模型检测的功耗流量分析方法。把手机各硬件组件作为研究对象,对时间自动机模型进行扩展,使用模型检测工具uppaal构建模型。该方法可以在开发的早期阶段使用,为应用程序的设计和分析提供了异步功耗的形式化模型。设计WiFi省电模式实例进行研究分析,验证分析该模型的主要属性,然后用手机应用QQ进行了实验对比。分析结果表明,该模型符合一般模型验证需求,与PowerTutor的测量结果相比,其相对误差均低于7%,能为复杂手机系统提供可参考的建模分析思路。

摘要：多处理器片上系统(MPSoC)是在单一芯片上集成多个处理器的复杂SoC,是多核时代SoC的最新发展方向,保证MPSoC可调度是其设计的重点。针对MPSoC的特性,使用价格时间自动机,对其构建一种可调度性分析模型,并使用模型检测工具uppaal中的统计模型检测引擎自动模拟系统,并估算不可调度概率。实例验证结果表明,该模型检测方法降低了分析成本,可以分析传统模型检测方法所不能判定的复杂系统。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：uppaal是一种对实时系统模型进行建模和验证的工具,PVS(Prototype Verification System)是开发和分析形式化规格说明的原型证明系统。介绍了uppaal2PVS翻译器的设计与实现,给出了一种将用uppaal生成的时间自动机规格说明翻译成PVS文件的方法,从而将模型检查问题转换成了定理证明问题,解决了潜在的状态空间爆炸问题。最后给出了一个实例。