项目名称: 信息物理融合系统的随机行为建模与验证方法研究

项目编号: No.61472140

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 杜德慧

作者单位: 华东师范大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 建模、验证信息物理融合系统CPS的随机行为是CPS基础研究面临的挑战性问题。复杂、大规模CPS系统的广泛应用及对提高系统可靠性、可预测性的迫切需求使得该问题日益突出。针对建模、验证CPS的随机行为缺乏系统的理论、方法及工具,难以大规模开发高可信CPS系统的现状,本项目围绕CPS随机行为建模与验证方法这一关键科学问题,开展模型驱动式CPS随机行为建模与统计模型检测SMC的创新研究:1)针对CPS行为的随机性,扩展建模语言SysML/ModelicaML,研究模型驱动式CPS随机行为建模方法;2)研究基于SMC的定性与定量融合验证方法,结合宏观和微观分析系统的可靠性并定量评估随机行为对可靠性的影响;3)开发原型工具并研究案例实证。研究旨在探索模型驱动式CPS随机行为建模方法及基于SMC分析系统随机行为的验证方法,以期为建模、验证CPS随机行为提供一种新的研究思路,具有重要理论及实践意义。

中文关键词: 安全关键软件;统计模型检测;模型驱动;信息物理融合系统

英文摘要: Modelling and model checking of CPS stochastic behaviors are challenging issues of CPS basic research, which has become increasingly prominent with widespread use of complex, large-scale CPS and active demand for enhancing the reliability and predictability. The existing CPS research is lack of a unified theory, approach and tools, which is facing the challenging to develop large-scale, safety-critical CPSs. To solve this problem, this proposal combines model-driven approach and statistical model checking(SMC) to conduct innovative research on model-driven modelling and SMC for CPS, which is under the key scientific problem Modelling and model checking of CPS stochastic behaviors:1)Presenting the extended modelling language based on SysML/ModelicaML to model the closely related stochastic behaviors and energy consumption; 2)A SMC-based qualitative and quantitative verification approach is proposed to analyze stochastic behaviors and reliability of CPS from both of the macro and micro perspectives; 3)Developing a prototype tool and conducting empirical case studies. Our aim is to explore a model-driven approach for modelling CPSs and an innovation method based on SMC to evaluate the reliability and energy consumption. Our proposal presents a novel research solution for modelling and model checking of CPS stochastic behaviors.

英文关键词: safety-critical software;statistical model checking;model-driven;cyber-physical systems

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