概率模型检验是一种针对概率模型的形式化验证技术,与传统的非概率模型检验相比,概率模型检验不仅能对系统进行定性的检验,即判断系统是否满足某个给定的性质,而且还能定量的对概率系统,或者具有概率行为的系统进行检验,即模型在哪个概率区间满足给出的性质。概率模型检验中,通常用线性时序逻辑(Linear Temporal Logic,LTL)和计算树逻辑(Computational Tree Logic,CTL)来描述系统性质。虽然LTL与CTL表达能力有交集,但是如公平性性质这样重要的性质只能用LTL来表示。然而,相比于CTL,当前LTL概率模型检验算法的复杂度非常高,验证效率很低,因此目前已有的概率模型工具如MRMC和PRISM均不支持对LTL性质的验证。针对这个问题,本文提出了一种基于概率保持的公式化简技术。该优化技术通过缩短待验证公式的长度来减小算法执行的时空开销,从而提高算法的执行效率,在一定程度上缓解了LTL概率模型检验算法复杂度高的难题。以上述方法为基础,本文设计并实现了一个LTL概率模型检验工具,并针对现有概率模型检验的案例,利用该工具进行LTL概率模型检验的测试,以检验算法的有效性。
在高铁线路故障情况下,为了支持高铁动车组在普速线路上运行,国铁集团组织研究了高铁动车组利用普速线迂回运行系统.该系统车地间无线通信拟采用的无线单向广播方案,在现有的列控系统中从未使用过,对其进行建模与验证研究具有重要意义.通过分析CTCS-1级列控系统的总体技术规范,对无线广播通信场景进行详细设计和完善,采用SysML语言对场景建模,通过设计SysML-PRISM模型的转换规则将场景的SysML模型转换为概率模型,得到由信道模块、车站数据服务器(Station Data Server,SDS)模块、列车模块构成的无线广播通信场景概率模型,采用概率模型检验工具PRISM对场景的概率模型进行描述和验证.结果表明:场景设计合理、无线单向广播通信方式可行、SDS规定的优先发送报文的次数应该为2次或3次.本文中对无线广播通信场景的研究能提早发现系统技术方案中可能存在的问题,为相关研究提供参考.
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