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一种面向CPS的控制应用程序协同验证方法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP311[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]南海海洋资源利用国家重点实验室(海南大学),海南海口570228, [2]海南大学信息科学技术学院,海南海口570228, [3]西北工业大学计算机学院,陕西西安710129
  • 相关基金:国家自然科学基金(61462022,61363071);国家科技支撑计划(2014BADl0804,2015BAH55F04);海南省重大科技计划(ZDKJ2016015);海南省自然科学基金(614232,614220);海南省产学研一体化专项(cxy20150025);海南大学科研启动基金(kyqdl610)
中文摘要:

信息-物理融合系统是一种新型嵌入式系统计算模式.它集成了控制计算过程和受控对象,二者相互影响并有机结合.随着信息技术在现实世界中更加广泛、深入的应用,智能化程度不断提升,在具有信息-物理紧密耦合特点的嵌入式系统中,嵌入式控制软件的功能比重急剧上升,作用更加突出.作为安全攸关的系统,需要引入形式化验证方法来保证嵌入式控制应用软件的安全性.基于自动机理论建立统一的系统验证模型,并针对系统的可达性、安全性(safety)和活性(liveness)等属性要求,提出了对该模型进行形式化验证的算法:基于有界模型检验方法,基于可达性将对系统模型的相关属性验证问题转换为可满足性判定问题.将活性转换为Büchi自动机,并基于四值语义进行判断.在求解过程中,通过偏序规约等手段化简了问题求解的规模,提高了可验证系统的规模.另外,结合协同仿真技术,灵活配置验证的场景,提高验证的可用性.实验结果表明,结合仿真,形式化协同验证方法可以有效地对系统进行验证.

英文摘要:

Cyber-Physical System (CPS) tightly integrates control software and embedded components, incorporating software with control domains. CPSs are pervasive and often mission-critical, therefore, they must have high level of security. With the extensive use of information technology, embedded control software plays a greater role in such systems. The close interactions between control software and embedded components demand co-verification. In this paper, an automata-theoretic approach is presented to co-verification. Co-verification, which verifies control software and embedded components together, is essential to establish the correctness of a complete system. The foundation of this approach is a unified model for co-verification and teachability analysis of the model. The LTL formula is converted into a B0chi automata, which is interleaved with the execution of the unified model under analysis. An online-capture offline-replay approach is proposed to improve the usefulness for formal verification. Case studies on a suite of realistic examples show that the presented approach has major potential in verifying system level properties, therefore improving the high-assurance of system.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609