基于AADL的信息物理融合系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法.pdf

1、信息物理融合系統(tǒng)是一個(gè)物理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和控制邏輯深度融合的復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)，具有實(shí)時(shí)、安全可靠、高效的特點(diǎn)，涉及物理學(xué)、力學(xué)、電子、通信、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、控制等諸多學(xué)科。信息物理融合系統(tǒng)的復(fù)雜性使系統(tǒng)中存在很多動(dòng)態(tài)的、不確定的因素，在這些因素的影響下，如何對(duì)信息物理融合系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和安全可靠性等非功能屬性是當(dāng)前信息物理融合系統(tǒng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，也是本文的研究?jī)?nèi)容。

2、r>　　結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)語(yǔ)言AADL是一種基于系統(tǒng)組件的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)ο到y(tǒng)軟件和與軟件運(yùn)行相關(guān)的硬件進(jìn)行抽象建模。AADL可以通過(guò)構(gòu)建組件描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，也可以通過(guò)組件之間交互的配置變更與數(shù)據(jù)流規(guī)范來(lái)描述系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)特征，并有豐富的建模仿真工具支持模型的建立、驗(yàn)證、轉(zhuǎn)換和自動(dòng)代碼生成，適用于對(duì)復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行建模。
　　本文的內(nèi)容包括了對(duì)信息物理融合系統(tǒng)的基本組件、特點(diǎn)和AADL的建模元素、建模流程的研究，根據(jù)信息

3、物理融合系統(tǒng)的建模需求分析和用AADL建模信息物理融合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與不足，對(duì)AADL進(jìn)行擴(kuò)展，研究并給出AADL與多領(lǐng)域建模語(yǔ)言Modelica的映射規(guī)則，用在物理系統(tǒng)建模方面有優(yōu)勢(shì)的多領(lǐng)域建模語(yǔ)言Modelica對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行建模，通過(guò)模型轉(zhuǎn)換，將Modelica模型轉(zhuǎn)換為AADL模型;系統(tǒng)空間行為建模方面，用時(shí)間自動(dòng)機(jī)對(duì)AADL的行為附件進(jìn)行擴(kuò)展，使擴(kuò)展后的行為附件能夠描述系統(tǒng)的空間行為，研究并給出了AADL行為模型到UPPAAL下的

4、時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則，使系統(tǒng)的行為模型正確性和合理性能夠通過(guò)UPPAAL進(jìn)行驗(yàn)證;系統(tǒng)安全可靠性分析方面，研究了AADL中的錯(cuò)誤模型和錯(cuò)誤在系統(tǒng)組件中的傳播，給出了AADL錯(cuò)誤模型和GSPN可靠性計(jì)算模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則，分析系統(tǒng)的安全可靠性。最后，以無(wú)人機(jī)信息物理融合系統(tǒng)為例驗(yàn)證了本文所提出的基于AADL的信息物理融合系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法，對(duì)建立的無(wú)人機(jī)信息物理系統(tǒng)的AADL模型進(jìn)行流延遲分析、可調(diào)度性驗(yàn)證、行為模型驗(yàn)證和可靠性分析，證