基于UML和CPN的列控系统等级转换建模与分析

针对列控系统的安全性和实时性要求,基于CTCS-3级列控系统需求规范中等级转换场景建立C2级向C3级转换的UML(统一建模语言)模型和有色Petri网(CPN)模型,分析了影响列车安全运行和行车效率的因素,即转换时长和转换成功率,验证了该建模方法的有效性。验证结果表明,UML和CPN模型相结合的方法适合于列控系统需求规范的验证。搭建的等级转换模型能够满足系统实时性要求。在保证切换成功率的前提下,列车运行速度与切换时间成反比,速度越高,切换时间越短;列车速度越高,对系统实时性要求也越高。     

基于有色Petri网的网格调度模型的研究

有色Petri网(CPN)是一种高级网系统，可以为系统建模提供强有力的支持。该文介绍了CPN的基本概念和建模特性，在研究目前网格调度环境的基础上，提出了网格调度的CPN模型，应用状态空间分析法对两种典型的调度算法进行了分析和讨论。     

基于ASK-CTL的有色Petri网模型检验算法研究

针对使用CPN Tools工具建立系统CPN(Colored Petri Net)模型并进行仿真所得到的状态空间报告中出现的死标识是否会影响系统的安全性和模型的正确性进行研究,提出基于ASK-CTL的有色Petri网模型检验算法及死标识合理性验证算法。算法描述了系统有色Petri网的建模与仿真过程,根据得到的状态空间报告判断是否存在死标识,对存在的死标识采用非标准状态空间查询法使用ML语言编辑相关功能函数以验证死标识的合理性,进而确保所建立CPN模型的正确性与系统的安全性。最后,以电梯门系统为例,证明了算法的有效性。     

基于有色Petri网的自动化物流系统的研究

针对西安科技大学自动化物流系统的任务规划,在研究有色Petri网相关理论的基础上,采用基于有色Petri网的方法对该物流系统进行建模,并结合实际系统提出了CPN模型描述性定义,然后在CPN Tools环境下对系统出、入库操作两种操作和出、入库和移库3种操作进行仿真,通过对系统模型状态空间的分析,验证了有色Petri网应用在物流系统中的通用性以及该系统具有有界性和活性等特性,进一步论证了该物流系统任务规划的合理性,为整个系统的稳定性和多任务的协调操作奠定了理论基础。     

基于UML状态图的C4ISR系统的建模和实时分析

针对C4ISR系统的实时性强的特点,对UML状态图进行时间扩展,使用时间扩展的UML状态图对C4ISR系统进行建模。同时为分析C4ISR系统的实时性,采用一定的转化规则,将时间扩展状态图模型转化成时间Petri网模型,使用时间Petri网的可达树来分析C4ISR系统的时间特性。应用一个C4ISR防空实例表明了该方法的可行性和实用性。     

基于对象着色Petri网的UML模型研究

UML广泛应用于软件建模,但缺乏有效的模型检测的方法,使用形式化方法对UML模型进行分析,可以发现UML模型的设计问题,提高UML模型的质量。对象着色Petri网是一种拥有接口库所的模块化着色Petri网,既是一种图形化建模工具,又是具有严格的语法语义定义的形式化方法。通过引入事件托肯,改进了将UML模型转换为对象着色Petri网的方法,结合实例将UML状态图和协作图映射为对象着色Petri网模型。并用着色Petri网的方法和工具对模型进行了分析,验证了模型的一系列性质。     

基于对象着色Petri网的UML模型研究

UML广泛应用于软件建模，但缺乏有效的模型检测的方法，使用形式化方法对UML模型进行分析，可以发现UML模型的设计问题，提高UML模型的质量。对象着色Petri网是一种拥有接口库所的模块化着色Petri网，既是一种图形化建模工具，又是具有严格的语法语义定义的形式化方法。通过引入事件托肯，改进了将UML模型转换为对象着色Petri网的方法，结合实例将UML状态图和协作图映射为对象着色Petri网模型。并用着色Petri网的方法和工具对模型讲行了分析．验证了模型的一系列性质．     

基于CPN的等级转换场景建模分析

针对正常情况下CTCS-2级列控系统和CTCS-3级列控系统之间的等级转换,探讨了一种基于有色Petri网模型的系统建模方法。模型中引入非周期消息模型,模拟在GSM-R网络中RBC（无线闭塞中心,Radio Block Centre）与车载设备之间消息的传送过程,并建立基于有色Petri网的等级转换控车场景模型,讨论在不同消息重发时间间隔、不同列车速度对等级转换场景完成成功率的影响。验证了该建模方法的有效性,说明了影响等级转换成功率的因素。     

一种含时间因素的安全协议形式化分析方法

提出一种针对包含时间因素的安全协议的有色Petri(CPN)形式化分析方法,利用CPN Tools中的内置全局自动时钟标记,时间相关性质可通过仿真和生成状态图进行分析验证。基于这一方法,对著名的NS协议(简化版)建模,来分析验证与时间相关的安全属性。然后利用CPN Tools,采用CPN ML语言编写查询函数验证协议的AUT性质,从而发现协议的漏洞。应用分析结果表明方法有效,且操作简单容易理解。     

光电干扰武器系统C3I可执行建模的研究

UML已经成为面向对象分析与设计建模事实上的标准。基于UML的C3I系统模型的设计结果是对系统的静态表述，而C3I系统的本质是动态的。着色Petri网(CPN)具有强大的描述能力及严密的数学基础和多种分析手段，并且是可以仿真运行的。提出了从UML产品映射到可用于逻辑、行为和性能方面体系结构评价的CPN可执行模型的方法，对光电干扰武器系统C3I进行了UML建模的一般描述，阐述了光电干扰武器系统C3I从UML产品映射到CPN建立可执行模型的过程。通过对可执行模型CPN的仿真可对光电干扰武器系统C3I进行完整准确的评价。     

面向对象的类的状态测试技术研究

从类的状态模式、状态转移图以及UML状态图等三方面讨论了类的状态测试问题,提出了基于UML类图的类的状态模式测试用例生成方法,介绍了基于状态转移图的类测试方法及其对象状态测试模式在类的状态测试中的运用,讨论了基于UML状态图的测试模型——EFSM 模型的类测试方法。     

实时软件系统开发技术

分析了开发实时系统和实时软件系统的特殊性，讨论了传统实时软件系统开发技术(包括RTSA技术、DARTS技术、JSD技术、NRL方法、OOA＆OOD技术等)，并比较了它们各自的优缺点．详细讨论了面向对象技术在实时软件系统开发中的应用，对统一建模语言(UML)在实时软件系统中的应用也进行了深入分析和讨论．在分析了实时UML(UML-RT)的不足之后，提出了融合UML和CPN的实时软件开发技术，并用一个实例说明了如何利用该技术进行实时软件开发．     

UML在等级保护管理信息系统中的应用

给出了等级保护管理信息系统业务特点,运用UML语言的图形表达方式,分别从系统用例图、类图、状态图、顺序图对系统进行分析设计。提出建立动态数据库表结构的方法,并通过Rational Rose中的UML模型生成代码和数据表结构,系统的顺利实施表明提出的系统分析和设计方法取得了良好的效果。     

基于UML的CPN模型在软件测试中的应用

UML在被工业界广泛接受的同时也成为学术界遵循的一种标准建模语言。许多面向对象软件测试的研究都围绕UML模型开展。但UML模型属于半形式化模型,往往无法自动生成测试用例。将UML模型与Petri网相结合,能够弥补其数学支持的不足。文章给出了基于UML的CPN模型的测试框架和一个从UML模型构造CPN模型的算法,并根据该方法给出了自动化支持工具U2CPN的类图结构。     

UML模型检测方法的研究

统一建模语言（UML）是设计和分析软件系统最常用的方法，如何保证UML模型满足某些特性是一个非常重要的问题，而模型检测是一种能够有效提高系统可靠性的自动化技术。研究了使用简单进程元语言解释器（SPIN）对UML模型进行检测的方法。首先对UML模型进行形式化描述，使用层次自动机来描述状态图，然后根据层次自动机的操作语义将状态图和类图的部分信息转化为SPIN的输入语言PROMELA，使用SPIN来验证模型是否满足给定的线性时序逻辑所描述的系统约束，通过LTL公式描述顺序图的方式来验证与状态图之间的一致性问题。项目组基于此方法还开发了一套模型检测工具UMLChecker。     

基于UML图和不同粒度切片的回归测试研究

针对面向对象软件回归测试的新特点,本文引入了基于UML图的不同粒度切片。首先,对描述类间关系的UML类图和描述状态变迁关系的UML状态图形式化定义。接着,对定义的图进行切片分析,其中类间测试提出一种基于UML类图的粗粒度切片工具;类内测试提出一种基于UML状态图细粒度切片的方法。最后,将其应用于销售订单系统,结果表明以上两种分析方法可以有效地提高回归测试效率。     

基于UML活动图的测试研究进展

UML活动图不再是状态图的特例,它作为一种独立的模型广泛用于软件的行为建模.基于UML活动图的测试受到业界的普遍欢迎.然而从UML活动图自动生成完整的测试场景\用例成为一个难点.本文对基于UML活动图的测试进行了比较分析,总结了几种从UML活动图生成测试场景\用例的方法及其使用的算法,即反蚂蚁Agent方法、灰盒方法、自适应细菌Agent方法和系统的形式化方法.对这些方法进行了分析与比较,指出一些不足之处.最后对UML活动图测试的发展趋势做了一些展望.     

UML活动图的操作语义

越来越多的系统采用UML（unified model language,统一建模语言）作为建模语言来进行系统分析和设计.UML活动图是UML语言中描述系统动态行为的一种方法,它广泛地运用于业务建模.由于UML活动图缺乏精确的动态语义,所以不利于对其所描述的系统进行形式化的分析、验证和确认.为解决这一问题,根据UML1.5语义文档,给出UML活动图的形式化操作语义.首先给出UML活动图的形式化的语法,然后详细地定义了活动图的格局和变迁,最后基于LTS给出了活动图的演绎规则.主要工作是：引入状态包的概念,使得描述更加清楚、完善;通过LTS定义活动图的操作语义,并详细阐述演绎规则,从而获得活动图的全局状态转移图,使定义的操作语义很容易地应用到形式化验证中.该语义覆盖了UML活动图的绝大部分特征,为对UML活动图进行模型检验奠定了基础.