UPPAAL

摘要： 为验证具体场景下GoA4级全自动运行系统驾驶模式是否符合对应技术规范,提出一种基于时间自动机的形式化建模与验证方法。GoA4级的驾驶模式是系统自动切换,且增加了自动实现蠕动模式和远程限制监督模式切换。选取全自动运行模式、蠕动模式和远程限制监督模式的相关切换作为建模对象,提取全自动运行系统规范中的功能需求,生成对应流程的消息顺序图,并对模块间的交互信息进行分析;然后,以基于时间自动机的数学理论为基础,采用时间自动机建模方法对RM模式向FAM模式切换、FAM模式向CAM模式切换、FAM模式向RRM模式切换进行建模;最后,采用巴科斯范式(BNF)语法,达到了对其安全性、受限活性、实时性进行验证的结果。

摘要： 基于车车通信的列控系统在传统车地通信的基础上,引入了车车通信技术,后车与前车实时通信,极大地简化了地面设备,提高了列车运行效率。使用STPA法对该系统的关键设备(资源管理单元)的安全性进行研究。以资源管理单元下发临时限速命令的过程为例,识别出过程中的危险行为,找出系统的不安全因素,规划安全性设计需求。通过安全性设计需求条件搭建该场景的时间自动机网络模型,使用UPPAAL对模型进行验证。验证表明STPA方法能够找到列控系统中的控制缺陷,并采用相应的策略,提高系统的安全性,在列控系统的安全性分析中具有较好的适用性。

摘要： 探讨基于时间自动机理论进行物联网系统建模和模型检测的理论、方法、工具和实践.对时间自动机的基础理论进行比较全面和精确的论述,完善部分概念及其精确的形式化定义.提出基于时间自动机理论进行建模的方法,并指出时间自动机理论研究对物联网系统建模的指导意义.介绍时间自动机的建模工具UPPAAL,说明基于UPPAAL建立时间自动机模型的建模、仿真和检测方法.结合物联网系统中一个经典的温度感知服务的系统需求、理论与实践相结合,进行温度感知管理系统时间自动机建模,并进行模型仿真与模型检测.实验结果表明,该系统能够正确感知温度,具有容错性且不会陷入死锁.

摘要： PLCopen标准库描述了常见的运动控制功能块,广泛运用于运动控制系统.不过,很少有方法来验证基于这个标准的系统.以验证运动控制程序的安全性、可达性为目标,提出针对PLCopen运动控制功能块的模型转换方法.根据可编程控制器的周期扫描特性,提出可编程控制器执行模型.提出将功能块图程序(function block diagram,FBD)转换为基于Uppaal系统的时间自动机模型,从而验证运动控制程序的可靠性.

摘要： 近年来,汽轮机控制保护系统面临的安全威胁引起了学术界及工业界的广泛重视.不同于以往针对通信协议的攻击,攻击者逐渐将目标转移到控制器本身上来.为了应对这种新的威胁,学者们开始研究如何对控制器建立有效的模型去刻画、分析这种攻击对系统运行的影响,进而设计及时、有效的防御策略.本文在总结相应研究的基础上,提出一种基于时间自动机的形式化方法对汽轮机控制保护系统进行建模,同时借助UPPAAL软件,对建立的模型进行仿真及验证.研究表明,本文提出的模型可以较好地描述汽轮机控制保护系统的工作过程,为后续安全问题研究奠定基础.

摘要： TCMS(Train Control and Management System)是列车运行控制、数据监测的中枢,文章分析磁浮列车TCMS的系统拓扑和功能需求,建立时间自动机模型,运用UPPAAL验证工具对TCMS的安全性和时效性进行验证。结果表明,时间自动机对于磁浮列车的TCMS建模和验证效果良好。

摘要： TCMS(Train Control and Management System)是列车运行控制、数据监测的中枢,文章分析磁浮列车TCMS的系统拓扑和功能需求,建立时间自动机模型,运用UPPAAL验证工具对TCMS的安全性和时效性进行验证.结果表明,时间自动机对于磁浮列车的TCMS建模和验证效果良好.

摘要： C3+ATO系统目前在我国处于试验发展阶段且具有自动化等级高、安全标准高等特点。为验证具体场景下高速铁路C3+ATO系统功能是否符合对应技术规范,提出一种基于时间自动机的形式化建模与验证方法。选取车站自动发车场景作为建模对象,提取C3+ATO系统规范中的功能需求,建立场景的时间自动机模型,生成对应流程的消息顺序图并对系统功能属性进行验证,在C3+ATO列控仿真平台仿真验证。仿真验证结果证明:模型满足C3 (10)ATO系统的安全功能属性和受限活性需求,为后续系统设计开发、实际应用及相关规范完善提供理论参考。

摘要： 本文分析了简单支付协议中不同银行间的交易行为和各主体的超时约束，建立消费者、商家、银行和超时计时器的时间自动机模型，并用UPPAAL工具验证其是否满足商品原子性。新模型在原模型的基础上，增加了超时计时器进程来负责接收来自其它进程的超时信息。在各主体的计时器触发超时之后，计时器将发送超时信息，再通过外部的仲裁程序来解决纠纷。新模型能够满足货币原子性和商品原子性，并且比原模型更加符合协议运行的实际环境。

摘要： 本文分析了简单支付协议中不同银行间的交易行为和各主体的超时约束，建立消费者、商家、银行和超时计时器的时间自动机模型，并用UPPAAL工具验证其是否满足商品原子性。新模型在原模型的基础上，增加了超时计时器进程来负责接收来自其它进程的超时信息。在各主体的计时器触发超时之后，计时器将发送超时信息，再通过外部的仲裁程序来解决纠纷。新模型能够满足货币原子性和商品原子性，并且比原模型更加符合协议运行的实际环境。

摘要： 本文分析了简单支付协议中不同银行间的交易行为和各主体的超时约束，建立消费者、商家、银行和超时计时器的时间自动机模型，并用UPPAAL工具验证其是否满足商品原子性。新模型在原模型的基础上，增加了超时计时器进程来负责接收来自其它进程的超时信息。在各主体的计时器触发超时之后，计时器将发送超时信息，再通过外部的仲裁程序来解决纠纷。新模型能够满足货币原子性和商品原子性，并且比原模型更加符合协议运行的实际环境。

摘要： 本文分析了简单支付协议中不同银行间的交易行为和各主体的超时约束，建立消费者、商家、银行和超时计时器的时间自动机模型，并用UPPAAL工具验证其是否满足商品原子性。新模型在原模型的基础上，增加了超时计时器进程来负责接收来自其它进程的超时信息。在各主体的计时器触发超时之后，计时器将发送超时信息，再通过外部的仲裁程序来解决纠纷。新模型能够满足货币原子性和商品原子性，并且比原模型更加符合协议运行的实际环境。

摘要： 对于第三代移动通信系统,目前国际上主要有三种不同的技术标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA.其中TD-SCDMA无线传输技术是由我国提出的第三代移动通信标准.尽管TD-SCDMA的无线传输方案使得通信网络空中接口的整体能力得到了提升,当多个移动终端同时请求接入基站时,如何提高接入效率仍然是一个关键性技术.TD-SCD-MA的随机接入过程是由数据链路层支持的移动终端接入规则.通过随机延迟,该过程降低了接入碰撞的概率,进而提高接入效率.通过对TD－SCDMA协议的随机接入过程的形式化描述，本文给出了其基于时间自动机的系统模型。利用实时模型检测工具UPPAAL的系统验证和仿真，我们讨论和分析了影响整个系统接入性能的三个因素：移动终端的个数，最大随机延迟重试次数和随机延迟的时间设定。

摘要： 对于第三代移动通信系统,目前国际上主要有三种不同的技术标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA.其中TD-SCDMA无线传输技术是由我国提出的第三代移动通信标准.尽管TD-SCDMA的无线传输方案使得通信网络空中接口的整体能力得到了提升,当多个移动终端同时请求接入基站时,如何提高接入效率仍然是一个关键性技术.TD-SCD-MA的随机接入过程是由数据链路层支持的移动终端接入规则.通过随机延迟,该过程降低了接入碰撞的概率,进而提高接入效率.通过对TD－SCDMA协议的随机接入过程的形式化描述，本文给出了其基于时间自动机的系统模型。利用实时模型检测工具UPPAAL的系统验证和仿真，我们讨论和分析了影响整个系统接入性能的三个因素：移动终端的个数，最大随机延迟重试次数和随机延迟的时间设定。

摘要： 对于第三代移动通信系统,目前国际上主要有三种不同的技术标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA.其中TD-SCDMA无线传输技术是由我国提出的第三代移动通信标准.尽管TD-SCDMA的无线传输方案使得通信网络空中接口的整体能力得到了提升,当多个移动终端同时请求接入基站时,如何提高接入效率仍然是一个关键性技术.TD-SCD-MA的随机接入过程是由数据链路层支持的移动终端接入规则.通过随机延迟,该过程降低了接入碰撞的概率,进而提高接入效率.通过对TD－SCDMA协议的随机接入过程的形式化描述，本文给出了其基于时间自动机的系统模型。利用实时模型检测工具UPPAAL的系统验证和仿真，我们讨论和分析了影响整个系统接入性能的三个因素：移动终端的个数，最大随机延迟重试次数和随机延迟的时间设定。

摘要： 对于第三代移动通信系统,目前国际上主要有三种不同的技术标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA.其中TD-SCDMA无线传输技术是由我国提出的第三代移动通信标准.尽管TD-SCDMA的无线传输方案使得通信网络空中接口的整体能力得到了提升,当多个移动终端同时请求接入基站时,如何提高接入效率仍然是一个关键性技术.TD-SCD-MA的随机接入过程是由数据链路层支持的移动终端接入规则.通过随机延迟,该过程降低了接入碰撞的概率,进而提高接入效率.通过对TD－SCDMA协议的随机接入过程的形式化描述，本文给出了其基于时间自动机的系统模型。利用实时模型检测工具UPPAAL的系统验证和仿真，我们讨论和分析了影响整个系统接入性能的三个因素：移动终端的个数，最大随机延迟重试次数和随机延迟的时间设定。

摘要： 对于第三代移动通信系统,目前国际上主要有三种不同的技术标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA.其中TD-SCDMA无线传输技术是由我国提出的第三代移动通信标准.尽管TD-SCDMA的无线传输方案使得通信网络空中接口的整体能力得到了提升,当多个移动终端同时请求接入基站时,如何提高接入效率仍然是一个关键性技术.TD-SCD-MA的随机接入过程是由数据链路层支持的移动终端接入规则.通过随机延迟,该过程降低了接入碰撞的概率,进而提高接入效率.通过对TD－SCDMA协议的随机接入过程的形式化描述，本文给出了其基于时间自动机的系统模型。利用实时模型检测工具UPPAAL的系统验证和仿真，我们讨论和分析了影响整个系统接入性能的三个因素：移动终端的个数，最大随机延迟重试次数和随机延迟的时间设定。

摘要： 对于第三代移动通信系统,目前国际上主要有三种不同的技术标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA.其中TD-SCDMA无线传输技术是由我国提出的第三代移动通信标准.尽管TD-SCDMA的无线传输方案使得通信网络空中接口的整体能力得到了提升,当多个移动终端同时请求接入基站时,如何提高接入效率仍然是一个关键性技术.TD-SCD-MA的随机接入过程是由数据链路层支持的移动终端接入规则.通过随机延迟,该过程降低了接入碰撞的概率,进而提高接入效率.通过对TD－SCDMA协议的随机接入过程的形式化描述，本文给出了其基于时间自动机的系统模型。利用实时模型检测工具UPPAAL的系统验证和仿真，我们讨论和分析了影响整个系统接入性能的三个因素：移动终端的个数，最大随机延迟重试次数和随机延迟的时间设定。

摘要： 本发明提出了一种制程变异下基于UPPAAL‑SMC的MPSoC任务调度建模与评估方法，包括以下步骤：根据任务调度策略，为任务集生成任务分配与调度实例；在考虑制程变异的前提下，对任务、PE和功耗进行建模，形成任务模型、PE模型和功耗模型，并进行后台配置，将任务分配与调度实例用调度列表和分支裁剪法进行模型转换；通过随机性模拟实现约束查询，并通过UPPAAL‑SMC生成统计数据，得出任务分配与调度实例的性能产出；对比同一MPSoC架构或不同MPSoC架构下不同的任务调度策略生成的不同任务分配与调度实例的性能产出，评估任务调度策略，确定表现更优的MPSoC架构。MPSoC的设计者们可以借助本发明进行决策，在TAS策略与MPSoC的架构之间进行选择，以获得最佳的组合。

摘要： 本发明属于软件工程领域，针对汽车软件系统中与可控的物理工作过程相关的源代码测试中存在的问题，同时考虑到UPPAAL模型的特性，设计了一种汽车软件源代码仿真测试系统。该系统的输入是由数据变量的集合、事件变量的集合和时钟约束的集合组成的三元组的队列，输出是数据变量的集合。为了实现源代码仿真测试系统的自动性和实时性，将UPPAAL模型转化为C++代码。在软件源代码和代码转化后的UPPAAL模型处理完所有的输入数据后，如果它们的输出结果一致就可以判定源代码是正确的，否则就存在错误。使用本发明能够测试汽车软件中与可控的物理工作过程相关的源代码，从而确保系统的安全性，并且能够降低软件开发成本、加快软件开发速度和提高软件的质量。

摘要： 本发明涉及一种模型转换方法，用于将TASM模型转换为UPPAAL模型，使用KM3描述目标语言UPPAAL的元模型；针对TASM模型的环境变量与抽象机，执行规则语法元素，使用环境变量的转换方法和主抽象机与执行规则的转换方法，将TASM模型转换为UPPAAL模型。

摘要： 本发明公开了一种基于UPPAAL的实时嵌入式系统构件间协同行为的验证方法，该方法是：将对实时嵌入式系统建模形成的MARTE模型转化为工具UPPAAL能够验证的时间自动机，然后使用UPPAAL工具对时间自动机验证，并得出验证结果；根据得出的验证结果可对实时嵌入式系统构件之间交互行为一致性和时间正确性的判断；并对模型采取相应的动作，减少了由模型生成的实时嵌入式系统在运行和操作过程中错误发生的概率。

摘要： 本发明提供基于UPPAAL的无人机系统安全性形式化建模验证方法，包含两步骤，分别是算法推理验证和仿真建模验证；算法推理验证，通过数学方法对待验证的无人机系统的性质进行逻辑推演，初步判断其是否存在安全性问题，为仿真建模验证提供理论依据；仿真建模验证，在算法推理验证的基础上，利用UPPAAL工具对待验证的系统进行建模与仿真，进一步模拟系统运行中的状态，并最终得出待验证的无人机系统安全性要求是否被满足的结论，同时，若无人机系统的安全性要求不被满足，输出造成安全性不被满足的具体状态，供研究人员做针对性调整。

摘要： 本发明公开一种基于UPPAAL‑SMC对网络物理系统需求做形式化验证方法，包括采用概率性时钟约束规范语言形式表达EAST‑ADL架构模型中网络物理系统CPS的需求模型；将PrCCSL语句输入语法解析器，解析生成抽象语法树AST；遍历抽象语法树AST提取PrCCSL语句中每条关系或表达式语句的关键信息，根据关键信息的内容给每条关系或表达式语句匹配相应模板生成STA模型及其查询语句，生成STAs模型保存为STAs文件，将STAs文件输入整合器，集成网络物理系统的系统行为模型，输出可验证的Net‑STA模型，将可验证的Net‑STA模型调用UPPAAL‑SMC模型的形式化验证引擎Verifyta；Query生成器输出当前查询验证语句至Verifyta，启动Verifyta执行形式化验证。本发明基于PrCCSL和UPPAAL‑SMC对网络物理系统需求的概率性描述，对需求做形式化验证。

摘要： 本发明提出了一种制程变异下基于UPPAAL-SMC的MPSoC任务调度建模与评估方法，包括以下步骤：根据任务调度策略，为任务集生成任务分配与调度实例；在考虑制程变异的前提下，对任务、PE和功耗进行建模，形成任务模型、PE模型和功耗模型，并进行后台配置，将任务分配与调度实例用调度列表和分支裁剪法进行模型转换；通过随机性模拟实现约束查询，并通过UPPAAL-SMC生成统计数据，得出任务分配与调度实例的性能产出；对比同一MPSoC架构或不同MPSoC架构下不同的任务调度策略生成的不同任务分配与调度实例的性能产出，评估任务调度策略，确定表现更优的MPSoC架构。MPSoC的设计者们可以借助本发明进行决策，在TAS策略与MPSoC的架构之间进行选择，以获得最佳的组合。

摘要： 本发明属于软件工程领域，针对汽车软件系统中与可控的物理工作过程相关的源代码测试中存在的问题，同时考虑到UPPAAL模型的特性，设计了一种汽车软件源代码仿真测试系统。该系统的输入是由数据变量的集合、事件变量的集合和时钟约束的集合组成的三元组的队列，输出是数据变量的集合。为了实现源代码仿真测试系统的自动性和实时性，将UPPAAL模型转化为C++代码。在软件源代码和代码转化后的UPPAAL模型处理完所有的输入数据后，如果它们的输出结果一致就可以判定源代码是正确的，否则就存在错误。使用本发明能够测试汽车软件中与可控的物理工作过程相关的源代码，从而确保系统的安全性，并且能够降低软件开发成本、加快软件开发速度和提高软件的质量。

摘要： 本发明涉及一种模型转换方法，用于将TASM模型转换为UPPAAL模型，使用KM3描述目标语言UPPAAL的元模型；针对TASM模型的环境变量与抽象机，执行规则语法元素，使用环境变量的转换方法和主抽象机与执行规则的转换方法，将TASM模型转换为UPPAAL模型。

摘要： 本发明公开了一种基于UPPAAL的实时嵌入式系统构件间协同行为的验证方法，该方法是:将对实时嵌入式系统建模形成的MARTE模型转化为工具UPPAAL能够验证的时间自动机，然后使用UPPAAL工具对时间自动机验证，并得出验证结果；根据得出的验证结果可对实时嵌入式系统构件之间交互行为一致性和时间正确性的判断；并对模型采取相应的动作，减少了由模型生成的实时嵌入式系统在运行和操作过程中错误发生的概率。