基于CPS的实时系统的面向方面的形式化验证方法的开题报告.docx

基于CPS的实时系统的面向方面的形式化验证方法的开题报告 一、研究背景与意义 随着计算机技术和网络技术的发展，现代工业控制系统中的实时系统越来越多地采用了基于CPS (Cyber-Physical System) 的架构，其内部包含多个计算机节点，通过物理系统（如机械、电子等）与网络相连接，实现对物理环境的采集、控制和优化等功能。CPS 技术的逐渐普及使得相应的实时系统应用也日益丰富，如航空、铁路、交通、能源等各个领域都广泛使用。 但是，随着实时系统应用领域的扩大，其功能和系统的规模都在不断增加，也使得系统的可靠性、安全性等问题变得日益重要，并且越来越需要进行形式化验证以确保系统的正确性。形式化验证不仅可以弥补传统测试方法的不足，更可以完全消除潜在的隐患，提高系统的可靠性和安全性等。 既然实时系统具有高度的实时性和复杂性，并且系统的规模也越来越大，那么如何应用形式化方法验证基于CPS的实时系统成为了一个研究热点，并且在系统的设计、测试、维护等方面具有重要的意义。 二、研究内容 本文将围绕基于CPS的实时系统的面向方面的形式化验证方法展开研究。具体研究内容包括： 1. 基于形式化方法的实时系统建模方法。首先需要对实时系统进行建模，研究基于CPS的实时系统的建模方法。建立合适的模型可以支持系统的形式化验证和分析。 2. 面向方面的形式化验证方法。针对实时系统中存在的各种不同方面的需求和目标，本文将研究面向方面的形式化验证方法，以满足不同方面的需求和目标。 3. 实时系统的性能优化方法。在满足相应功能要求的前提下，研究实时系统的性能优化方法，以实现系统的高效性和低资源开销。 4. 实时系统的形式化测试方法。建立合适的测试模型和测试用例，开发形式化测试方法，以实现测试的自动化，提高测试效率和测试覆盖率。 三、研究方法 研究方法主要包括文献查阅、实验仿真和系统评估。 1. 文献查阅：通过查阅相关文献，掌握基于CPS的实时系统和面向方面的形式化验证方法的研究现状和最新进展。 2. 实验仿真：通过开发实验仿真程序，对基于CPS的实时系统进行建模、测试和优化等，探究实际问题。 3. 系统评估：通过对实验仿真结果进行分析和对比，评估所提出的面向方面的形式化验证方法对基于CPS的实时系统的验证效能、测试覆盖率和系统性能的影响等。 四、论文结构与进度安排 本论文的结构包括引言、研究背景与意义、相关理论分析、具体方案设计、实验仿真分析、结论和展望等。 目前，本论文的进度如下： 1. 2022年03月-2022年05月：完成文献查阅和相关理论分析。 2. 2022年06月-2022年08月：完成实验仿真程序和基于CPS的实时系统建模。 3. 2022年09月-2022年11月：完成基于方向的形式化验证方法开发和测试。 4. 2022年12月-2023年02月：完成系统评估和实验分析，并准备论文撰写。 5. 2023年03月-2023年05月：完成论文撰写和修改，并进行答辩。