检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：汪彩梅中国科学技术大学

学位级别：博士

随着网络多样化发展,以及移动支付、社交网络等新技术的不断涌现,信息安全领域中的认证与授权技术得到了长足的发展。其中,可信认证协议及授权协议由于近几年广泛应用受到越来越多人的关注,这些协议具有安全属性多样性、逻辑结构复杂性... 详细信息

随着网络多样化发展,以及移动支付、社交网络等新技术的不断涌现,信息安全领域中的认证与授权技术得到了长足的发展。其中,可信认证协议及授权协议由于近几年广泛应用受到越来越多人的关注,这些协议具有安全属性多样性、逻辑结构复杂性等特点,使得构造验证模型与精确地刻画协议的安全属性变得非常困难。因此有关可信认证协议及授权协议的安全性分析问题成了安全研究中的一个难点和关键点。形式化验证是专门针对安全协议的安全性分析所提出的一种自动化检验方法,其原理是将安全协议转换为某种数学模型,将协议满足的安全要求转换为某种数学公式,然后通过验证建立的模型是否满足数学公式来检验安全协议的安全性。这种基于严谨的数学逻辑推导来达到证明效果的方法被公认为证明协议安全性的有效方法。针对上述问题,本文以可信属性认证系统、授权协议动态客户端注册协议的形式化建模与验证为研究重点,首先提出面向可选择披露的属性认证系统的形式化模型框架;其次对复杂的可信属性认证协议U-Prove进行了形式化分析和安全性验证。最后,论文对授权协议中的客户端动态注册协议进行了形式化建模,在建模过程中发现了该协议在特定环境下具有安全隐患,随后对协议提出了改进措施,并通过形式化验证的方法对改进后的协议进行了安全性验证。具体研究内容如下:(1)针对可信认证系统形式化建模的需求,提出了一种面向可选择披露的属性认证系统的形式化模型框架。描述了可选择披露属性认证系统的抽象结构,刻画了系统中属性结构、实体结构和行为特征。对用户不同的属性添加了类型定义,给出分类函数及具体行为描述,对系统各个实体及实体之间的交互行为进行抽象,其执行条件、具体的行为均给出了进程描述。针对系统需要满足的签名不可伪造性、匿名性和属性的隐私性给出安全特性定义。模型对于系统的设计与安全性分析具有实际意义。(2)基于前一步工作,将模型检测方法应用于可信认证协议U-Prove的形式化验证中。U-Prove是一种新的复杂密码技术,其核心是一个嵌有属性的U-Prove令牌,用户通过该令牌可以实现身份的识别,且不会泄露任何隐私信息。论文首先利用上述模型框架完成对U-Prove协议的形式化建模,以及协议满足的有关安全属性的形式化建模,然后通过ProVerif工具完成了 U-Prove协议相关安全属性的验证工作。实验结果证明协议的模型能够满足相关的安全属性。(3)进一步,在对开放授权协议中的客户端动态注册协议的形式化分析中发现了其具有安全隐患,针对存在的安全隐患提出了相应的改进措施,并对改进后的客户端动态注册协议进行了形式化验证工作。原有的开放授权协议中,用户完全信任授权服务器,对于己注册的客户端注册信息的正确性与完整性缺乏检测机制。在客户端注册后,授权服务器一旦在应用层遭到攻击,则攻击者可以任意篡改或伪造客户端的注册信息,从而导致用户在授权时被重定向到某个恶意站点。本文针对该安全隐患提出了改进措施,引入安全注册中心对注册信息进行保护,使得用户在授权时可以对客户端的注册信息进行可靠性分析,从而避免了上述攻击。为了验证改进后的协议安全特性,论文对新方案进行了建模及形式化验证工作,实验结果表明改进后的协议可以避免原协议中存在的攻击,具有更高的安全性。

关键词：形式化建模可选择披露属性认证授权认证安全属性形式化验证

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列车通信网络系统形式化建模与验证方法研究

列车通信网络系统形式化建模与验证方法研究

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作者：刘铭哈尔滨工程大学

学位级别：博士

随着现场总线技术、计算机网络通信技术、嵌入式系统控制技术以及故障诊断技术的快速发展,现代列车控制系统已经从孤立的数字控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。列车通信网络系统应用总线技术对分布于列车上的设备进行控制,属... 详细信息

随着现场总线技术、计算机网络通信技术、嵌入式系统控制技术以及故障诊断技术的快速发展,现代列车控制系统已经从孤立的数字控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。列车通信网络系统应用总线技术对分布于列车上的设备进行控制,属于一种专用的混合分布式实时系统。随着我国铁路客运进入高速时代,列车通信网络系统的自主研发、设备制造、维护运营等问题成为近年的研究热点。近来,列车通信网络系统研究不断深入,在取得许多成果的同时,有些问题在系统设计过程中变得日益突出,如列车通信网络系统的形式化描述问题、符合列车通信网络标准的行为一致性验证问题等。本文以解决这些问题为目标,以面向应用为出发点,对列车通信网络系统的形式化建模、静态属性分析、动态属性验证和模拟验证等关键技术进行了研究。本文首先对基于形式化方法和模拟方法的列车系统建模及验证的相关研究进行了综述,以列车系统的设计和验证流程为主线,从列车通信网络标准的分类、列车通信网络系统的形式化建模、动态属性验证、模拟验证等方面进行了研究,总结了该领域存在的问题和下一步的研究方向。综合运用形式化语义、数学理论分析、模型检查和模拟验证技术,提出了一种适用于列车通信网络系统的形式化建模和验证方法,为列车通信网络系统的设计和验证提供了系统级的解决方案。深入分析了IEC61375列车通信网络协议,将列车通信网络建模划分为网络拓扑结构和网络功能节点建模两部分工作,提出了一种分层次的列车通信网络系统形式化建模方法,为了满足建模需求,对Petri网进行扩展得到层次实时有色Petri网,建立了完整的列车通信网络系统模型,验证了形式化建模方法的有效性。以列车通信网络标准和系统特征为依据,定义了列车通信网络系统的HRTCPN模型的静态属性,并以线性代数、图论等数学方法为基础提出了静态属性的检测规则。此外,基于关联矩阵和S-不变量运算对系统模型的实时性分析进行了研究,提出了一种系统时间参数的评估方法和系统实时性能优化方案。针对已有方法在列车通信系统动态属性验证方面存在的完整性问题,提出了一种系统模型的形式化验证方法,以时间自动机模型和符号模型检查理论为基础,设计了HRTCPN模型到形式化验证输入语义的转换规则,并且基于假设／保证组合检查策略提出了系统的分解方法和假设、保证规则、完整地提取了动态属性,有效避免了状态空间爆炸问题,提高了针对列车通信网络标准进行动态属性验证的完整性。列车通信网络系统协议大部分主要功能都在网络控制器中实现,对网络控制器的验证在某种意义上等同于系统协议实现级别的验证。基于高级验证方法学构造了列车通信网络控制器的模块级和系统级功能验证模型,设计了网络拓扑级验证模型,弥补了传统验证方法难以模拟通信过程的不足。提出了基于功能覆盖率的驱动测试生成方法、对多重覆盖率收集技术和组件重用技术进行了研究,优化了验证环境。根据列车通信网络标准和一致性测试标准设计了错误注入方法,解决了异常处理机制的验证问题,显著提高了验证的覆盖率和缺陷识别率。最后,总结论文工作,并提出了下一步的研究方向。

关键词：列车通信网络形式化建模静态属性分析形式化验证模拟验证

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面向语用的仿真组件形式化建模及组合技术研究

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计算机应用研究 2015年第9期32卷 2697-2701页

作者：胡鹏沈建京吴善明信息工程大学理学院 68206部队

语法和语义层次的组合并不足以保证仿真组件组合的完整性、有效性和实用性,在语用组合问题分析的基础上,提出了基于扩展有限状态自动机的仿真组件模型形式化描述,包含了仿真组件行为语义和仿真运行语境约束信息,并在此基础上设计了基于... 详细信息

语法和语义层次的组合并不足以保证仿真组件组合的完整性、有效性和实用性,在语用组合问题分析的基础上,提出了基于扩展有限状态自动机的仿真组件模型形式化描述,包含了仿真组件行为语义和仿真运行语境约束信息,并在此基础上设计了基于XML的仿真组件模型描述规范。最后,通过应用实例具体描述了面向语用组合的仿真组件模型组合过程。组合中考虑了模型发现、组合判定、仿真运行与仿真语境之间的关系,并且实现了面向语用的仿真系统自动化动态构建。

关键词：语用组合仿真组件形式化建模扩展有限状态自动机

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CPN在FCM形式化建模与验证中的应用

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计算机仿真 2011年第6期28卷 113-116页

作者：郝莉莉杨惠珍谢攀西北工业大学航海学院陕西西安710072

联邦概念模型(FCM)是整个联邦系统开发的依据。针对当前FCM建模能力差、可重用性低,以及很难实现FCM的动态行为验证的缺陷,分析了国内外形式化建模与验证方法研究的现状,提出了一种基于着色Petri网(CPN)的联邦概念模型形式化建模与验证... 详细信息

联邦概念模型(FCM)是整个联邦系统开发的依据。针对当前FCM建模能力差、可重用性低,以及很难实现FCM的动态行为验证的缺陷,分析了国内外形式化建模与验证方法研究的现状,提出了一种基于着色Petri网(CPN)的联邦概念模型形式化建模与验证方法,给出了用CPN建立与验证FCM的步骤,并以一制造系统为例,利用CPN Tools建立了系统的FCM,验证了所建模型的活性、家态和公平性。研究表明,CPN能够为FCM的形式化建模和验证提供有效的支持。

关键词：联邦概念模型形式化建模形式化验证

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基于TCPN的CTCS-1级列控系统RDC形式化建模与分析

基于TCPN的CTCS-1级列控系统RDC形式化建模与分析

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作者：徐越北京交通大学

学位级别：硕士

新一代 CTCS-1(Chinese Train Control System-Level 1)级列控系统是为提升普速列车安全性、可靠性、运输效率和自动化水平而对既有线列控系统进行的一次技术升级,目的是实现车载线路数据下放到地面,由地面统一管理的现实需求,保证临时... 详细信息

新一代 CTCS-1(Chinese Train Control System-Level 1)级列控系统是为提升普速列车安全性、可靠性、运输效率和自动化水平而对既有线列控系统进行的一次技术升级,目的是实现车载线路数据下放到地面,由地面统一管理的现实需求,保证临时限速的即时更新,减少司机对控车数据的操作,提升既有线列控设备的自动化水平。区域列控数据中心(RDC)为CTCS-1级列控系统地面设备的核心,负责CTCS-1级列车的管理,以无线形式向列车提供行包含线路数据、链接应答器、进路与临时限速的行车数据。RDC系统的形式化建模与验证分析能保证RDC系统软件的完备性,安全性,可靠性,对于既有线列控设备技术升级具有促进意义。论文选择基于ML语言的时间有色Petri网(TCPN)对RDC系统进行功能设计、建模仿真和验证分析研究,论文完成的主要工作如下:首先,综合有色Petri网与时间Petri网二者特点,提出针对实时并发系统的TCPN形式化建模与分析方法,给出了基于ML语言的TCPN模型建模与分析一般流程,在此基础上,构建了 CTCS-1级RDC建模与模型验证分析的整体框架,该框架涵盖了 RDC需求分析、功能设计、建模、功能验证分析、软件架构设计、软件开发与仿真实现等内容。然后,通过分析RDC系统特点、内部功能需求、交互功能需求,对RDC系统总体功能与主要模块功能进行设计,其中模块功能设计涵盖CTCS-1级列车注册与启动、注销、等级转换、行车数据生成、列车移交等主要运营场景,并且对比分析了 RDC与CTCS-3级无线闭塞中心(RBC)在主要运营场景中的功能差异。其次,根据设计的RDC系统功能,分别建立了 RDC交互功能与主体功能的TCPN模型,并采用时间有色Petri网分层的思想降低模型复杂度与状态空间维度,将主体功能模型细化为车载设备自检子模型、RDC工作状态检查子模型、RDC与C1-ATP建链子模型、通信会晤建立子模型、列车数据确认子模型、行车数据交互子模型;同时建立列控等级切换、列车移交、C1车与既有车追踪运行特殊场景模型,利用仿真验证工具CPN-Tools对模型仿真运行,从功能逻辑正确性、完备性、与技术规范一致性的角度进行验证分析;此外,在逻辑功能验证成功基础上,以列车移交为例进行RDC时间性能分析。最后,根据所建RDC功能模型,对系统软件进行层级架构设计与功能编码实现,在列控实验室平台上进行系统联调测试,通过“五站四区间”场景测试验证了RDC形式化功能模型的正确性与用于RDC系统软件开发的可行性。

关键词： RDC CTCS-1 时间有色Petri网形式化建模 CPN-Tools

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基于Pi-演算的业务流程形式化建模研究

基于Pi-演算的业务流程形式化建模研究

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作者：薛岗云南大学

学位级别：硕士

作为企业业务过程电子化的关键要素，业务流程管理是正在迅速发展的技术，在不同的行业得到广泛应用。业务流程建模是工作流系统中的一个重要功能，它使得工作流管理系统可以被看作一个包含业务流程相关的元业务数据的仓库。然而，现有... 详细信息

作为企业业务过程电子化的关键要素，业务流程管理是正在迅速发展的技术，在不同的行业得到广泛应用。业务流程建模是工作流系统中的一个重要功能，它使得工作流管理系统可以被看作一个包含业务流程相关的元业务数据的仓库。然而，现有很多工作流管理系统中没有较好的过程模型，使得业务过程中的某些通用结构没有得到很好的处理。另一方面，W.M.P.

关键词： Pi-演算业务流程管理工作流模式资源模式形式化建模企业管理

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遥感数据处理流程自动形式化建模方法研究

遥感数据处理流程自动形式化建模方法研究

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作者：何思源河南大学

学位级别：硕士

随着对地观测水平不断提高，遥感技术对社会的发展提供了强有力的支撑。但遥感数据日益多元化，数据规模迅猛增长，导致了遥感数据处理过程面临着逻辑复杂、数据庞大等问题。为了应对遥感数据处理过程的管控问题，常常引入工作流技术形... 详细信息

随着对地观测水平不断提高，遥感技术对社会的发展提供了强有力的支撑。但遥感数据日益多元化，数据规模迅猛增长，导致了遥感数据处理过程面临着逻辑复杂、数据庞大等问题。为了应对遥感数据处理过程的管控问题，常常引入工作流技术形成遥感数据处理流程，但通常所描述的遥感数据处理流程结构单一，资源众多难以统一管理，且尚未形成合适的形式化建模标准。此外，遥感领域专家通常不是专业模型设计人员，难以高效完成遥感数据处理流程模型的快速构建。因此，“如何通过一种有效的手段完成遥感数据处理流程形式化模型的自动构建及验证”是需要解决的问题。　　本课题组承担了《空基十三五国家民用空间基础设施陆地观测卫星共性应用支撑平台项目共性技术支撑与检验分系统智能遥感构建语言子系统》以及《面向遥感大数据处理的动态自适应分布式协同工作流研究》项目。为了实现项目中遥感流程的智能化高效处理，首先需要对动态自适应遥感工作流模型进行研究，构建适合遥感大数据处理平台的遥感流程形式化建模方法。其次，为了实现智能化构建方案，探索了将自然语言处理技术应用到遥感领域，由遥感流程文本自动生成遥感流程形式化模型，完成自动形式化建模，本文具体研究内容如下：　　（1）针对遥感数据处理流程特点，提出了面向遥感流程的形式化建模方法。本文基于 Petri 网建模技术，引入数据库所、读弧、写弧等相关概念，增强模型对静态资源的描述能力，构建适合遥感数据处理流程的形式化描述模型 RSDP_Net。提出该模型到PNML 的规范化表达形式，通过引入同步器概念和一系列化简规则对流程模型进行验证，且这种验证方法有利于实现计算机对流程的自动验证。　　（2）对CasRel模型进行改进，实现对遥感流程文本的实体关系联合抽取。本文构建出真实遥感流程文本数据集，利用 n-gram 截取，将长文本转化为短文本，以提升抽取效果。加入Focal loss作为补充loss，缓解样本不平衡的问题，引入FGM对抗训练以增强模型的鲁棒性，头、尾实体预测部分分别使用Biaffine注意力机制和加性注意力机制进行信息增强，使得更好地捕捉实体和输入序列中不同元素之间的关系。　　（3）设计实现了遥感数据处理流程形式化模型的自动转换工具 ToRSDP_Net。首先定义了一种描述遥感数据处理流程的半结构化文档，通过抽取遥感流程文本中的实体及其关系构建半结构化文档，再以该文档驱动遥感流程形式化模型的自动构建，能够将流程输出为结构化的 PNML 文件并自动验证流程的通畅性。结合项目需要，系统还具有保存流程、操作历史流程和管理用户等功能。　　实际应用表明，本文所提出的建模方法既发挥了 Petri 网对动态系统建模的优势，同时也兼顾了静态资源，进一步增强了 Petri网的表达能力。采用本文所改进的 CasRel模型抽取遥感流程文本中的实体和关系，实验结果表明，该模型的 F1分数达到了 81.8，具有较好的提升。本文所开发的建模工具实现了由遥感流程文本向形式化模型的自动转换，使得能够快速分析与验证流程，进而促进遥感数据处理一体化平台的协同构建。

关键词：遥感数据处理流程形式化建模 Petri网实体关系联合抽取自动转换工具

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基于CSP的安卓系统组件间通信机制的形式化建模与验证

基于CSP的安卓系统组件间通信机制的形式化建模与验证

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作者：吕轶霄华东师范大学

学位级别：硕士

随着移动计算技术的快速发展,安卓系统在智能设备中得到了广泛应用,安卓应用程序(App)的数量也在不断增长。安卓框架中的组件间通信(Inter-Component Communication,ICC)机制为同一App之内和不同App之间的组件的通信提供了方法。一方面... 详细信息

随着移动计算技术的快速发展,安卓系统在智能设备中得到了广泛应用,安卓应用程序(App)的数量也在不断增长。安卓框架中的组件间通信(Inter-Component Communication,ICC)机制为同一App之内和不同App之间的组件的通信提供了方法。一方面,该机制通过App中不同组件的相互协作,使得App中的多个界面可以灵活跳转,或是多个功能有序执行。另一方面,该机制也是安卓系统中不同App进行协作的关键,使得App之间互相调取数据成为可能。但与此同时,该机制也会被一些恶意软件所利用,从而引发一些安全问题。形式化方法作为基于数学逻辑的专门技术,适用于对软硬件系统进行分析与验证。因此,通过形式化方法对该机制通信过程中的安全性能进行研究具有重要意义。本文使用形式化方法中的进程代数CSP(Communicating Sequential Processes)对该机制进行了抽象与建模,模型包括用户进程、应用进程、活动进程和安卓系统进程,同时我们详细刻画了它们的行为以及它们之间的通信交互过程。接着我们分析了现今安卓环境下最常见的两种入侵者攻击方式,包括拦截数据和发送虚假信息。通过引入入侵者进程,模拟了它们的通信交互过程,从而建立了一个更加贴近现实的安卓环境模型,进而验证该机制的安全性。然后,我们在模型检测工具PAT(Process Analysis Toolkit)上实现了上述模型,并验证了该机制需要满足的四个性质:无死锁性、数据可达性、数据安全性以及数据可靠性。此外,为了增强PAT的表达能力,创建适合模型的数据结构并实现能满足需求的函数,我们在实现模型的过程中引入了C#代码作为扩展库,这使得我们可以实现ICC机制中许多复杂的函数,并将安卓系统中的intent(意图)直观地呈现出来。同时我们基于递归算法的思想创建了一个特殊的数据处理规则,并成功应用于性质验证。最后,通过性质验证,我们发现ICC机制满足无死锁性和数据可达性,说明该机制可以有效工作、进行组件间消息的传输;但同时发现,该机制不能满足数据安全性与数据可靠性,于是我们讨论了ICC机制无法满足安全性质的原因和可能的解决策略。

关键词：安卓系统组件间通信(ICC) 通信顺序进程(CSP) 形式化建模结合C#的PAT形式化验证

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矿井机车无人驾驶系统无线区段交接过程形式化建模与验证研究

矿井机车无人驾驶系统无线区段交接过程形式化建模与验证研究

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作者：吕增威合肥工业大学

学位级别：硕士

矿井机车无人驾驶系统(UMLUS)的运输场景主要有：注册启动、灾害防护、注销、无线区段交接等,其中比较重要的是无线区段交接(WST)。WST实现矿井机车在相邻WST管辖区段之间的安全交接功能,保证机车切换的无人值守,同时不会引起机车制动,... 详细信息

矿井机车无人驾驶系统(UMLUS)的运输场景主要有：注册启动、灾害防护、注销、无线区段交接等,其中比较重要的是无线区段交接(WST)。WST实现矿井机车在相邻WST管辖区段之间的安全交接功能,保证机车切换的无人值守,同时不会引起机车制动,实现平滑交接。采用形式化方法对无线区段交接过程进行形式化建模与验证分析是保障系统安全性的一种手段。本文主要采用UML扩展模型及层次有色Petri网对无线区段交接过程及其实时性能进行验证分析,确保设计符合系统需求。本文通过将半形式化的UML建模方法与形式化的Petri网方法相结合,设计了基于UML扩展模型及层次有色Petri网的UMLUS系统WST场景的建模与验证方法,通过UML模型进行WST初步功能建模,再将层次有色Petri网作为该模型的验证方法,通过工具CPN Tools生成状态空间报告,对模型的有界性、可达性、可达状态空间进行了分析验证。同时针对WST交接中的周期性通信交互消息的实时性特征设计了基于时间层次有色Petri网模型的UMLUS系统建模验证；WST过程中的通信采用｜WLAN方式,在轨道两旁布设定向AP网络,在机车的运行过程中会产生切换时延及突发中断,通过仿真得出该过程的实时性能。

关键词：矿井机车无人驾驶系统无线区段交接形式化建模形式化验证 CPN

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CTCS-3级列控系统等级转换场景形式化建模与验证

CTCS-3级列控系统等级转换场景形式化建模与验证

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作者：宋丽梅兰州交通大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,铁路的发展已经步入黄金期。目前我国线路大多使用CTCS-3(Chinese Train Control System,中国列车运行控制系统)级列车运行控制系统,等级转换场景作为CTCS-3级列控系统的主要场景之一,在确保车载设备正常转换及... 详细信息

随着我国经济的快速发展,铁路的发展已经步入黄金期。目前我国线路大多使用CTCS-3(Chinese Train Control System,中国列车运行控制系统)级列车运行控制系统,等级转换场景作为CTCS-3级列控系统的主要场景之一,在确保车载设备正常转换及故障转换中扮演着非常重要的角色。CTCS-3级列控系统需求规范作为系统开发的前提,描述了等级转换场景所必备的相关功能需求及性能要求,系统进行等级转换的成功与否直接影响到列车的运行安全和行车效率,等级转换时间长短以及列车运行速度的大小对保障系统的安全具有重要意义。因此,以等级转换场景作为研究对象,形式化建模方法为出发点,列控系统的需求规范为准则,对其等级转换场景进行形式化建模与验证很有必要。对系统进行建模验证的关键是保证系统与模型的一致性。UML(Unified Modeling Language,统一建模语言)在开发研究人员中有着广泛的应用基础,图形表达简易多样,对模型可进行细致全面的描述,但其缺乏模型验证。形式化建模可有效解决模型验证,由于其逻辑表达复杂,单独用其建模会对模型与系统的一致性带来困难。本文通过UML与有色Petri网理论相结合的方式进行等级转换场景的形式化建模。首先,通过对系统需求规范的总结,对正常情况下的两种等级转换场景进行描述。其次,分别建立两种转换方式下CTCS-2级向CTCS-3级转换、CTCS-3级向CTCS-2级转换的UML模型,实现对转换场景的消息交互过程及静态转化过程的描述。根据系统的需求规范,分析等级转换场景的性能及功能需求,制定由UML模型向有色Petri网模型的转换规则,将建立的等级转换场景UML模型转换为有色Petri网模型,利用验证工具CPN Tools对通过转换所得到的模型进行仿真验证,验证了模型结构和逻辑的正确性,从而达到对模型与系统一致性的目的。最后,通过对建立模型的模拟运行,将提取的运行数据进行MATLAB仿真,得到了列车运行速度与转换时间和转换成功率的关系,并讨论了影响等级转换稳定性的因素。结果表明,根据文章提供的方法建立的有色Petri网模型可以满足系统的性能要求,为其他复杂系统的形式化建模与验证提供了参考方法。

关键词： CTCS-3 等级转换 UML 有色Petri网形式化建模

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