This technical report presents a comprehensive formal verification approach for probabilistic agent systems modeling ballistic rocket flight trajectories using Probabilistic Alternating-Time Temporal Logic (PATL). We describe an innovative verification framework specifically designed for analyzing critical safety properties of ballistic rockets engineered to achieve microgravity conditions for scientific experimentation. Our model integrates authentic flight telemetry data encompassing velocity vectors, pitch angles, attitude parameters, and GPS coordinates to construct probabilistic state transition systems that rigorously account for environmental stochasticity, particularly meteorological variability. We formalize mission-critical safety properties through PATL specifications to systematically identify trajectory deviation states where the rocket risks landing in prohibited or hazardous zones. The verification framework facilitates real-time safety monitoring and enables automated intervention mechanisms, including emergency engine disengagement protocols, when predefined safety thresholds are exceeded. Experimental validation demonstrates the practical effectiveness and reliability of our approach in ensuring mission safety while maintaining scientific mission objectives.


翻译:本技术报告提出了一种全面的形式化验证方法,用于使用概率交替时序逻辑(PATL)对弹道火箭飞行轨迹建模的概率智能体系统进行验证。我们描述了一种创新的验证框架,专门用于分析为实现科学实验微重力条件而设计的弹道火箭的关键安全属性。我们的模型整合了真实的飞行遥测数据,包括速度矢量、俯仰角、姿态参数和GPS坐标,以构建概率状态转移系统,严格考虑环境随机性,特别是气象变异性。我们通过PATL规约形式化任务关键安全属性,以系统识别火箭可能降落在禁止或危险区域的轨迹偏离状态。该验证框架支持实时安全监控,并在超过预设安全阈值时启用自动干预机制,包括紧急发动机脱离协议。实验验证表明,我们的方法在确保任务安全的同时保持科学任务目标方面具有实际有效性和可靠性。

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