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

1、信息物理融合系統(tǒng)是一個物理系統(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)，能實現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)，具有實時、安全可靠、高效的特點，涉及物理學(xué)、力學(xué)、電子、通信、計算機、機械、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)中存在很多動態(tài)的、不確定的因素，在這些因素的影響下，如何對信息物理融合系統(tǒng)進行分析與設(shè)計以保證系統(tǒng)的實時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，也是本文的研究內(nèi)容。

2、r>　　結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計語言AADL是一種基于系統(tǒng)組件的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，能夠?qū)ο到y(tǒng)軟件和與軟件運行相關(guān)的硬件進行抽象建模。AADL可以通過構(gòu)建組件描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，也可以通過組件之間交互的配置變更與數(shù)據(jù)流規(guī)范來描述系統(tǒng)中的動態(tài)特征，并有豐富的建模仿真工具支持模型的建立、驗證、轉(zhuǎn)換和自動代碼生成，適用于對復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)進行建模。
　　本文的內(nèi)容包括了對信息物理融合系統(tǒng)的基本組件、特點和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)點與不足，對AADL進行擴展，研究并給出AADL與多領(lǐng)域建模語言Modelica的映射規(guī)則，用在物理系統(tǒng)建模方面有優(yōu)勢的多領(lǐng)域建模語言Modelica對物理系統(tǒng)進行建模，通過模型轉(zhuǎn)換，將Modelica模型轉(zhuǎn)換為AADL模型;系統(tǒng)空間行為建模方面，用時間自動機對AADL的行為附件進行擴展，使擴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、時間自動機模型的轉(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UPPAAL進行驗證;系統(tǒng)安全可靠性分析方面，研究了AADL中的錯誤模型和錯誤在系統(tǒng)組件中的傳播，給出了AADL錯誤模型和GSPN可靠性計算模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則，分析系統(tǒng)的安全可靠性。最后，以無人機信息物理融合系統(tǒng)為例驗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)計方法，對建立的無人機信息物理系統(tǒng)的AADL模型進行流延遲分析、可調(diào)度性驗證、行為模型驗證和可靠性分析，證