基于AADL的信息物理融合系统的分析与设计方法
信息物理融合系统是一个物理系统、信息系统和控制逻辑深度融合的复杂嵌入式系统，能实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务，具有实时、安全可靠、高效的特点，涉及物理学、力学、电子、通信、计算机、机械、控制等诸多学科。信息物理融合系统的复杂性使系统中存在很多动态的、不确定的因素，在这些因素的影响下，如何对信息物理融合系统进行分析与设计以保证系统的实时性和安全可靠性等非功能属性是当前信息物理融合系统领域研究的热点，也是本文的研究内容。 结构分析与设计语言AADL是一种基于系统组件的层次化结构设计方法，能够对系统软件和与软件运行相关的硬件进行抽象建模。AADL可以通过构建组件描述系统的静态结构，也可以通过组件之间交互的配置变更与数据流规范来描述系统中的动态特征，并有丰富的建模仿真工具支持模型的建立、验证、转换和自动代码生成，适用于对复杂嵌入式系统进行建模。 本文的内容包括了对信息物理融合系统的基本组件、特点和AADL的建模元素、建模流程的研究，根据信息物理融合系统的建模需求分析和用AADL建模信息物理融合系统的优点与不足，对AADL进行扩展，研究并给出AADL与多领域建模语言Modelica的映射规则，用在物理系统建模方面有优势的多领域建模语言Modelica对物理系统进行建模，通过模型转换，将Modelica模型转换为AADL模型;系统空间行为建模方面，用时间自动机对AADL的行为附件进行扩展，使扩展后的行为附件能够描述系统的空间行为，研究并给出了AADL行为模型到UPPAAL下的时间自动机模型的转换规则，使系统的行为模型正确性和合理性能够通过UPPAAL进行验证;系统安全可靠性分析方面，研究了AADL中的错误模型和错误在系统组件中的传播，给出了AADL错误模型和GSPN可靠性计算模型的转换规则，分析系统的安全可靠性。最后，以无人机信息物理融合系统为例验证了本文所提出的基于AADL的信息物理融合系统的分析和设计方法，对建立的无人机信息物理系统的AADL模型进行流延迟分析、可调度性验证、行为模型验证和可靠性分析，证明所提出方法的正确性和有效性。
信息物理融合系统;AADL语言;模型转换
广东工业大学
硕士
计算机技术
张立臣
2014
中文
TP202
87
2014-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）