基于本體的語義Petri網(wǎng)研究及其在系統(tǒng)建模中的應(yīng)用.pdf

1、Petri網(wǎng)作為一種形式化建模的方法，雖然在系統(tǒng)并發(fā)等性能的評(píng)價(jià)和驗(yàn)證上提供了很多方法，但是其能夠描述的語義信息十分有限，雖然各類高級(jí)Petri網(wǎng)模型旨在擴(kuò)展模型的表達(dá)能力，但是與UML和IDEF等描述性建模方法相比表義仍顯不足，缺乏對(duì)面向?qū)ο髾C(jī)制的全面支持。而且Petri網(wǎng)模型需要專門的建模軟件支持，與其他模型無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的轉(zhuǎn)化和信息共享。由于這些問題的存在使Petri網(wǎng)不能滿足新一代系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的需要，嚴(yán)重的制約了其在控制領(lǐng)域乃至與

2、分布式軟件系統(tǒng)等其他系統(tǒng)中的應(yīng)用。 為了在系統(tǒng)建模時(shí)能夠同時(shí)利用UML或IDEF等建模方法豐富的語義和Petri網(wǎng)嚴(yán)格的形式化驗(yàn)證，本文以豐富Petri網(wǎng)的語義信息為基本目標(biāo)，以面向?qū)ο髮?shí)時(shí)系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，融入領(lǐng)域本體的基本思想和本體映射算法，提出了語義Petri網(wǎng)的概念及應(yīng)用實(shí)例。 本文首先給出了語義Petri網(wǎng)的定義和基于語義Petri網(wǎng)的系統(tǒng)建模過程，語義Petri網(wǎng)主要由3部分構(gòu)成：分層面向?qū)ο驪etri網(wǎng)模

3、型、模型本體庫和UML模型。分層面向?qū)ο驪etri網(wǎng)模型是采用分層策略的，對(duì)面向?qū)ο笾械睦^承、抽象等特性提供了全面的支持。然后文中詳細(xì)描述了為實(shí)現(xiàn)模型自動(dòng)轉(zhuǎn)化提供服務(wù)的模型本體庫的建立方法，模型本體庫需要事先由系統(tǒng)建模領(lǐng)域?qū)＜医?，并在每一次建模過程中不斷完善，文中給出了模型本體的結(jié)構(gòu)層次，并定義了Petri網(wǎng)和UML本體概念集。針對(duì)模型本體本身的特點(diǎn)綜合現(xiàn)有本體映射算法的優(yōu)點(diǎn)本文提出了綜合語義相似度計(jì)算方法，作為本體映射過程中計(jì)算兩個(gè)

4、概念相似程度的依據(jù)。最后本文將語義Petri網(wǎng)作為描述AUV控制系統(tǒng)和信息交互設(shè)計(jì)方案的模型，使其在AUV設(shè)計(jì)階段充分描述軟硬件描述信息，并能在仿真驗(yàn)證階段形式化驗(yàn)證系統(tǒng)的并行沖突和功能完備性，為AUV的事前驗(yàn)證和設(shè)計(jì)方案優(yōu)化提供手段。 本文從模型定義、算法細(xì)節(jié)描述到應(yīng)用實(shí)例呈現(xiàn)了一個(gè)集Petri網(wǎng)、面向?qū)ο蠛捅倔w于一身的系統(tǒng)建模方法。這是一個(gè)針對(duì)面向?qū)ο髮?shí)時(shí)系統(tǒng)的通用建模方法，即能夠詳細(xì)描述系統(tǒng)信息又能夠?qū)ο到y(tǒng)性能進(jìn)行形式化分