数据融合系统的时序有限自动机模型及性能分析方法

数据融合系统的各种算法是当前研究的热点问题,但缺乏有效数学工具对数据融合系统进行描述和分析.本文提出了时序有限自动机,用它建立数据融合系统的形式化模型,并且给出了时序有限自动机模型的可达性分析方法,用于分析数据融合系统的性能和行为.同时,给出了建立时序有限自动机模型和数据融合系统的正确性和实时性分析算法.     

程序时序属性的自动测试

测试预言是一种用来检测被测系统的测试执行是否正确的方法。文中，作者设计并实现了一种根据程序的线性时序逻辑(LTL)的性质产生测试预言的方法。首先，作者将一线性时序逻辑公式转换为一个有限状态自动机，然后，管理源代码，以便抽取与线性时序逻辑性质有关的状态序列。最后，用谊信息来模拟状态自动机，并决定程序执行是否满足线性时序逻辑的性质。     

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。     

面向媒体时序描述的带时间自动机的自动构造方法

依据有穷状态自动机模型,面向程序规范的并发系统和分布式系统测试方法的研究已经取得许多结果。由于特殊的实时和同步要求,这些结果不能直接应用于分布式多媒体软件系统的测试。为此,作者提出一种面向媒体对象时序描述的地间自动机（Ｔｉｍｅｄ ａｕｔｏｍａｔａ）的自动构造方法,根据带时间自动机,对分布式多媒体软件系统进行非确定性测试时,可以较容易地判断运行结果正确与否;在进行确定性测试时,可以辅助自动生成测试用     

一种基于自动机理论的LTL检验符号优化方法

模型检验是一种重要的形式化自动验证技术。检验一个模型是否满足LTL公式,可以把LTL公式转换为一个表示相同无穷状态序列的ω自动机,通过转换后的ω自动机与系统自动机的乘积判空来进行模型检验。由于自动机的体积是模型检验的一个关键性问题,为了得到尽可能小的自动机,在LTL公式转换为ω自动机之前,对LTL公式进行预处理来减少冗余,然后基于ROBDD,通过布尔技术优化自动机。     

基于线性时态逻辑的Petri网模型检测研究

线性时态逻辑Petri网结合了Petri网和时序逻辑的优点,清晰简洁的描述并发系统事件间的时序和因果关系,包括系统的活性和安全性.其中自动机的体积是模型检验的一个关键性问题,为了得到尽可能小体积的自动机,在LTL公式转换为Büchi自动机之前,对LTL公式进行预处理来减少冗余,然后通过布尔技术优化自动机.     

基于时序描述逻辑的UML顺序图形式化研究

在统一建模语言（UML）规范中顺序图的语义是以自然语言的形式描述的,是一种半形式化的语言,不能对系统的交互行为进行形式化分析及论证.针对UML顺序图缺乏精确的形式化描述问题,根据顺序图的时序特征,提出了增加交互操作符的UML顺序图的六元组形式化方法.对描述逻辑进行时序扩展,得到可表示动态和时序语义的形式化规范——时序描述逻辑.应用时序描述逻辑的时态算子得到时序描述逻辑语义形式的UML顺序图.用UML顺序图描述完整的C语言执行过程,将其形式化描述,实验结果表明,这种方法是可行的.     

一种基于UPPAAL的Web服务组合模型检测方法

Web服务组合的正确性验证对提高软件开发效率、实现服务增值具有重要意义。为从高层抽象层次研究Web服务组合的正确性及其形式化验证方法,考虑到Web服务组合中的实时特征,在采用软件体系结构描述语言XYG/ADL对Web服务组合进行描述的基础上,将其实时描述部分XYZ/RE转换至时间自动机模型,组合后系统应满足的性质用分支时序逻辑CTL公式表示,最后应用模型检测工具UPPAAL实现了Web服务组合正确性的自动化验证。     

带时间约束的LTL性质的模型检测的实现

针对当前的模型检测工具不能对时间自动机直接检测带时间约束的线性时序逻辑性质的问题,对带时间约束的线性时序逻辑性质的模型检测进行了研究。带时间约束的线性时序逻辑公式转Büchi自动机后,性质自动机的迁移边上含有了时间约束,在对性质自动机和模型自动机的复合进行空性检测时,通过使用不同方法对如何获取性质自动机迁移边上的时间约束进行了研究,实现了对带时间约束的线性时序逻辑性质的检测,扩展了工具CATV的检测范围,方便了用户的使用。     

一种系统安全性的形式化验证方法

随着计算机系统应用的深入和广泛,系统安全性越来越成为人们关注的焦点,形式化模型检验是解决系统特性验证问题的一种有效途径,用有限自动机表示系统的设计和实现,用计算树逻辑CTL(ComputationalTreeLogic)公式表示系统的安全特性,探讨了系统安全性形式化验证的方法。     

时间自动机模型验证的研究进展

基于时间自动机的模型验证是一种形式化的实时并发系统时间性质验证技术,重大软件对时间行为、时序关系的高可靠性要求,不断刺激时间自动机模型验证技术的发展.介绍了时间自动机理论、模型验证算法及工具,对该领域的研究进展做了综述,指出了时间自动机模型验证存在的问题和研究方向.     

一种有效的基于LTL和Petri网的模型检测方法

模型检测的一个主要方法是构建线性与时序逻辑（LTL）公式φ的否定形式等价的Büchi自动机Aφ和系统模型M的正交积，并检测正交积的可接受语言是否为空。通过对Generalized Büchi自动机进行化简，可以减小自动机的状态空间，从而提高模型检测的效率。根据所提出的方法设计并实现的基于LTL和Petri网进行模型检测的工具包，可以有效地对基于Petri网表示的系统模型进行模型检测。     

可执行规范技术

本文简要介绍了可执行规范技术。可执行规范在软件工程过程的早期就能发现错误，随着形式化规范研究的发展，它越来越受到重视。ＸＹＺ系统是唐稚松教授提出并领导实现的。该系统的核心是序列化时序逻辑语言（ＴＴＬ ＸＹＺ／Ｅ语言），该语言能在同一框架之中表示动态涵义（可执行命令）与静态语义（前后断言规范），并可混合在一程序中出现。用这种混合出现的程序，就能表示出由完全抽象的规范到可有效执行的程序之间平滑过渡的过     

AADL分级调度模型的分析与验证

针对嵌入式系统体系结构分析设计语言(architecture analysis and design language,AADL)分级调度模型的分析问题,提出了基于模型检验的可调度性分析和验证方法.基于时间自动机理论,将AADL分级调度模型转换为时间自动机网络,将待验证性质描述为时序逻辑公式,通过模型检验工具对可调度性进行分析和验证.研究结果表明,使用模型检验方法来分析AADL分级调度模型的可调度性是可行的.相对其他方法而言,该方法利用了形式化方法的穷举性来分析系统的性质,分析结果更加精确.     

数据关联的时序有限自动机模型的建模方法

介绍了一种用时序自动机为数据关联问题建模的方法，对数据关联问题的研究方法做了新的尝试。目前有多种数据关联算法，对这些方法的分析和评价成为急于解决的问题。鉴于观测信息的时序性，该文以有限自动机(FA)为基础，将时间序列引入到有限自动机中，定义了时序有限自动机(TFA)，建立了数据关联(DA)的时序有限自动机模型，用于判断关联算法得到的航迹准确性。     

APTL公式的可满足性检查工具

交替投影时序逻辑（Alternating Projection Temporal Logic,简称APTL）公式简单易懂,表达能力强;不仅可以描述经典时序逻辑LTL可以描述的性质,而且可以描述与区间相关的顺序和循环性质以及开放系统和多智能体系统中与博弈相关的性质.在验证系统是否满足所给的APTL公式所描述的性质之前需要检查公式的可满足性.本文根据检查APTL公式的可满足性的方法^[1],开发实现了工具APTL2BCG.具体细节如下：首先,利用公式P的范式构造P的标记范式图（Labeled Normal Form Graph,简称LNFG）;然后,将LNFG转化为广义的基于并发博弈结构的交替Büchi自动机（Generalized alternating Büchi automaton over Concurrent Game structure,简称GBCG）;最后,将GBCG转化为基于并发博弈结构的交替Büchi自动机（alternating Büchi automaton over Concurrent Game structure,简称BCG）并且化为最简形式并检查公式P的可满足性.     

有限自动机可识别语言的基数

利用有向图的邻接矩阵研究有限自动机的可识别语言的基数问题。通过建立有限自动机的可识别语言与其有向图中从初始结点（有限自动机的初始状态）到终止结点（有限自动机的终止状态）的路的一一对应关系,利用邻接矩阵给出了有限自动机的可识别语言的基数公式,研究了两个自动机不等价的充分条件。     

时序逻辑语言XYZ/E中指针的形式化表示与验证

指针是一种重要的数据类型,使用指针能使程序更加有效和优美.可是指针却以不易驾御而闻名,至今在时序逻辑语言中未见到对它的形式化工作.XYZ/E既是一个时序逻辑系统也是一个程序设计语言,它能表示普通高级语言中几乎所有的重要机制.本文主要讨论在时序逻辑语言XYZ/E中指针的形式化表示问题以及在结构化XYZ/SE程序中指针的验证问题.     

PSL构造双向交换自动机及非确定自动机的方法

PSL(property specification language)是一种用于描述并行系统的属性规约语言,包括线性时序逻辑FL(foundation language)和分支时序逻辑OBE(optional branching extension)两部分.由于OBE就是CTL(computation tree logic),并且具有时钟声明的公式很容易改写成非时钟公式,因此重点研究了非时钟FL逻辑.为便于进行模型检验,每个FL公式必须转化成为一种可验证形式,通常是自动机(非确定自动机).构造非确定自动机的过程主要是通过中间构建交换自动机来实现.详细给出了由非时钟FL构造双向交换自动机的构造规则.构造规则的核心逻辑不仅仅局限于是在LTL(linear temporal logic)基础上的正规表达式,而且全面而充分地考虑了各种FL操作算子的可能性.并且给出了将双向交换自动机转化为非确定自动机的一种方法.最后,编写了将PSL转化为上述自动机的实现工具.FL双向交换自动机的构造规则计算复杂度仅是FL公式长度的线性表达式,验证了构造规则的正确性.在此基础上,证明了双向交换自动机与其转化的等价的非确定自动机接受的语言相同.上述工作对解决复杂并行系统建模和模型验证问题具有重要的理论意义和应用价值.     

用Petri网描述程序精化中的循环不变式

形式化方法把程序看成规范,形式化开发方法包括形式规范和规范（程序）的精化。精化演算方法能够通过演算的方式,把规范逐步精化为程序。然而,演化的过程依赖于开发人员的经验,整个过程全部都是手动的。形式化方法的最高目标是软件自动化,使得能从规范自动开发出正确的程序。因而用Petri网来描述程序精化中的循环不变式,希望以此作为软件自动化的一个探索。