面向安全攸关系统中小概率事件的统计模型检测

在开放运行环境中,安全攸关系统的不确定性行为有可能导致小概率事件的发生,而此类事件的可靠性指标往往很高,小概率事件一旦发生就会产生灾难性的后果,严重威胁到人们的生命、财产安全.因此,评估、预测小概率事件发生的概率,对于提高系统的可靠性具有重要意义.统计模型检测是一种基于模拟的模型验证技术,结合了系统的快速模拟及统计分析技术,能够有效提高模型检测的效率,适用于验证、评估安全攸关系统的可靠性,但其面临的挑战性问题之一是在可接受的样本数量下,使用统计模型检测技术难以预测、评估小概率事件发生的概率.因此,提出一种改进的统计模型检测框架,设计和开发基于机器学习的统计模型检测器,实现在相对较少的样本数量下预测和评估小概率事件发生的概率.结合轨道交通控制系统中避碰控制案例分析,进一步证明改进后的统计模型检测器能够有效预测和评估安全攸关系统中小概率事件发生的概率.

一种面向CPS的自适应统计模型检测方法

随着计算机与物理环境的交互日益密切,信息-物理融合系统(cyber-physical system,简称CPS)在健康医疗、航空电子、智能建筑等领域具有广泛的应用前景,CPS的正确性、可靠性分析已引起人们的广泛关注.统计模型检测(statistical model checking,简称SMC)技术能够对CPS进行有效验证,并为系统的性能提供定量评估.然而,随着系统规模的日益扩大,如何提高统计模型检测技术验证CPS的效率,是目前所面临的主要困难之一.针对此问题,首先对现有SMC技术进行实验分析,总结各种SMC技术的受限适用范围和性能缺陷,并针对贝叶斯区间估计算法(Bayesian interval estimate,简称BIE)在实际概率接近0.5时需要大量路径才能完成验证的缺陷,提出一种基于抽象和学习的统计模型检测方法 AL-SMC.该方法采用主成分分析、前缀树约减等技术对仿真路径进行学习和抽象,以减少样本空间;然后,提出了一个面向CPS的自适应SMC算法框架,可根据不同的概率区间自动选择AL-SMC算法或者BIE算法,有效应对不同情况下的验证问题;最后,结合经典案例进行实验分析,实验结果表明,自适应SMC算法框架能够在一定误差范围内有效提高CPS统计模型检测的效率,为CPS的分析验证提供了一种有效的途径.

基于SHML的CPS行为建模及仿真

信息物理融合系统(cyber-physical systems,简称CPS)是深度融合了计算进程和物理进程的统一体,是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统,具有广阔的应用前景.CPS的行为具有混成性、随机性等特征,建模及仿真CPS的动态行为对于开发高质量的CPS系统至关重要.但是目前缺乏面向CPS的领域建模方法及建模CPS的领域建模语言,也迫切需要支持仿真CPS领域模型的仿真工具.针对以上问题,提出一种面向CPS领域的随机混成建模语言(stochastic hybrid modeling language,简称SHML)以支持建模CPS系统的行为.首先,根据CPS的领域特征定义了SHML的元模型作为其抽象语法,并定义了SHML的具体语法和操作语义;其次,基于GEMOC框架实现了SHML的可视化建模工具.此外,集成GEMOC的序列化执行引擎和Scilab的连续行为仿真引擎,实现仿真CPS的混成行为.提出了一种面向CPS领域的建模及仿真方法,设计并实现了一个集成的面向CPS行为的建模与仿真平台,为CPS的建模及仿真提供了一种有效的方法及工具支撑.

一种基于ebXML规范构建组件库的方法

针对软组件的管理要求,本文在扩充 OASIS ebXML 注册信息模型的基础上,提出了一种基于ebXML注册库和存储库标准,管理软组件资源的方案,并给出了该软组件库的组件注册框架结构.该方案符合OASIS的ebXML注册信息模型规范和ebXML注册服务规范,具有通用性和推广应用价值并举例说明了组件注册框架的使用过程.

ZigBee无线网络组网及数据传输研究与实现

分析了ZigBee网络拓扑和设备类型,给出了ZigBee网络的组网流程和数据收发过程的主要代码。

一种面向语义Web服务的软件设计语言和设计方法

在分析已有的面向服务的设计和开发方法的基础上，设计了一种语义编程语言SPL，并基于该语言提出一种面向语义web服务的软件设计和开发方法，试图提供一种有效的解决方案，用于设计和开发面向语义web服务的软件系统．结合旅游预订领域的一个实例，讨论了该方法的全过程．还给出了SPL语言和相关语言的比较．该研究对面向语义Web服务的软件分析、设计和开发具有一定的参考作用 .

软件过程领域本体的构造

针对目前软件过程领域知识缺乏明确统一的表示、不同组织构造的过程模型缺少互操作性而难以共享和重用的情况,划分并描述了软件过程的顶层本体;在此基础上,对其中包含的任务描述、过程模型和过程实施与改进三个核心本体分别进行了展开和细化,给出了涉及到的关键概念的形式化定义.传统的本体系统并不适宜描述动态过程,因此使用谓词逻辑定义了过程本体中概念间的基本关系,以此来表示和描述软件过程模型的“柔性”和动态知识,使不同的参与者易于交流而达成共识,为构造可共享、易重用的过程模型元模型提供坚实、统一的基础.

无线网络站点隐藏问题在NS2下的模拟和分析

站点隐藏现象是无线网络中一个主要问题。采用RTS-CTS机制可以避免站点隐藏问题,但该机制不总是有效的,在某些情况下它会给无线网络带来诸如站点屏蔽等新问题。使用网络模拟工具NS2模拟了这些问题,分析了问题产生的原因。

基于MDA的嵌入式软件开发平台设计

针对如何快速开发高质量的嵌入式软件的问题,实现了一种基于MDA的嵌入式软件开发平台EUP。该平台根据模型驱动的软件开发方法,集成UML建模、模型验证、模拟和自动代码生成技术等,为嵌入式软件的开发提供了一个统一的开发环境。分析了铁道交叉路口系统的实例,试验结果表明EUP平台能够方便、高效地实现模型模拟和验证,为快速开发高质量的嵌入式软件提供了一种可行的途径。

一种基于UDDI构建软组件库的方法

为了满足软组件重用者在互联网环境下共享软组件资源的需要,提出了一种基于UDD I注册机制使用W eb服务技术构建软组件库的方法。利用UDD I 2.0支持外部分类法的特性,将改进后的刻面分类法以tModel的形式注册到UDD I注册中心,并给出与该分类法相对应的分类验证服务的简单描述。此外,扩充了UDD I的查询功能,将实现查询匹配的服务集成到UDD I中,提供对多种服务描述语言的支持。

基于蜜网的网络监测系统的设计与实现

文章针对网络入侵、网络欺骗、网上垃圾等恶意网络行为对网络安全的负面影响日益增加,网络行为识别已经成为网络安全的重要组成部分这一现象。文章提出了基于蜜网技术构建网络监测系统,有效利用了蜜网系统的沙箱执行、特征模拟、日志审计和重定向代理的机制,解决了被动监测基础上的数学模型难以有效描述网络恶意行为的问题,在实际运行中取得较好的效果。

时空轨迹数据驱动的自动驾驶场景元建模方法

时空轨迹数据驱动的汽车自动驾驶场景建模,是当前汽车自动驾驶领域中驾驶场景建模、仿真所面临的关键问题,对于提高系统的安全性具有重要的研究意义.近年来,随着时空轨迹数据建模及应用研究的快速发展,时空轨迹数据应用于特定领域建模的研究引起人们的广泛关注.但是,由于时空轨迹数据所反映的现实世界的多元性和复杂性以及时空轨迹数据的海量、异构、动态等特点,基于时空轨迹数据驱动的安全攸关场景建模的研究仍面临着挑战,包括:统一的时空轨迹数据元模型、基于时空轨迹数据的元建模方法、基于数据分析技术的时空轨迹数据处理、数据质量评价等.针对汽车自动驾驶领域的场景建模需求,提出一种基于MOF元建模体系构建时空轨迹数据的元建模方法,根据时空轨迹数据的特征及自动驾驶的领域知识,构建了面向汽车自动驾驶的时空轨迹数据元模型;基于此,提出基于时空轨迹数据元建模技术体系的自动驾驶安全场景建模方法,并使用场景建模语言ADSML实例化安全场景,构建安全场景库,旨在为此类系统的安全关键场景建模提供一种可行的方案.结合变道超车场景的案例,展示了时空轨迹数据驱动的自动驾驶安全场景元建模方法的可用性,为场景模型的构建、仿真、分析奠定了基础.

基于贝叶斯网络构建RoboSim模型的自动驾驶行为决策

为汽车自动驾驶提供安全高效的自动驾驶行为决策,是汽车自动驾驶领域面临的挑战性问题之一.目前,随着自动驾驶行业的蓬勃发展,工业界与学术界提出了诸多自动驾驶行为决策方法,但由于汽车自动驾驶行为决策受环境不确定因素的影响,决策本身也要求实效性及高安全性,现有的行为决策方法难以完全支撑这些要素.针对以上问题,提出了一种基于贝叶斯网络构建RoboSim模型的自动驾驶行为决策方法.首先,基于领域本体分析自动驾驶场景元素之间的语义关系,并结合LSTM模型预测场景中动态实体的意图,进而为构建贝叶斯网络提供驾驶场景理解信息;然后,通过贝叶斯网络推理特定场景的自动驾驶行为决策,并使用RoboSim模型的状态迁移承载行为决策的动态执行过程,以减少贝叶斯网络推理的冗余操作,提高了决策生成的效率.RoboSim模型具有平台无关、能模拟仿真执行周期的特点,并支持多种形式化的验证技术.为确保行为决策的安全性,使用模型检测工具UPPAAL对RoboSim模型进行验证分析.最后,结合变道超车场景案例,进一步证实所提方法的可行性,为设计安全、高效的自动驾驶行为决策提供了一种可行的途径.

基于引文关键词的跨学科相关知识发现方法探讨

[目的/意义]随着跨学科研究的不断深入与发展,从数量庞大的科学文献中挖掘对于目标学科来说具有较大合作可能性的跨学科相关知识,有助于促进学科间知识的融合,从而进一步推动学科的创新性发展。[方法/过程]提取目标学科节点文献-其跨学科参考文献-跨学科参考文献关键词关系数据。以跨学科参考文献关键词被目标学科引用的强度,测定其与目标学科的相关性;以该关键词在目标学科中作为作者标引关键词出现的频次,测定其知识输入新颖程度。两者结合,构建学科相关新颖性指数(IDN指数),计算跨学科引文关键词在目标学科中的新颖且相关程度,识别在目标学科具有较大合作潜力的跨学科相关知识。[结果/结论]以《中国图书馆学报》《情报学报》和《图书情报工作》2018年的载文及其参考文献为实证样本,发现IDN指数能从引文关键词中有效识别与图书情报学科具有较高合作潜能的跨学科知识。

改进z指数的高被引学科研究热点识别方法探讨

[目的/意义]z指数是近几年新提出的基于被引频次的评价指标,尝试用以识别高被引学科研究热点。[方法/过程]对不同时间发表的学术论文的被引频次分配不同权值,基于时间因子将z指数改进为z_y(tf)指数,降低被引频次时间滞后及累积效应的局限,提高学科研究热点的识别效果;利用z_y(tf)指数年度增长速度R值,识别不同年度的新兴研究热点;根据z_y(tf)与z指数排名变化差值D[z-z_y(tf)]大小,划分不同发展趋势的研究热点类型。[结果/结论]选择CSSCI数据库情报学领域9种优秀期刊2014—2018年的论文为样本,识别国内情报学当前的研究热点,分析不同年度新兴研究热点的变化,并划分"上升型""稳定型""下降型"3种不同发展趋势的研究热点类型。

个性化护理对老年糖尿病患者治疗依从性的影响

目的思考个性化护理对老年糖尿病患者治疗依从性的影响。方法随机抽取该院2016年2月—2018年2月期间诊疗的120例老年糖尿病患者,以数字表法的形式将患者划为A组和B组各60例。A组患者使用常规护理干预,B组患者使用个性化护理干预,比较2组患者治疗依从性、血糖值。结果 B组患者治疗依从性各项指标评分均高于A组,2组患者各数据间比较差异有统计学意义(P<0.05)。B组患者饮食治疗为(49.59±6.03)分、药物治疗为(48.95±2.62)分;A组患者饮食治疗为(42.07±2.06)分、药物治疗为(38.65±1.74)分。B组患者空腹血糖、餐后2 h血糖值显著低于A组,2组患者各数据间比较差异有统计学意义(P<0.05)。B组患者空腹血糖为(6.4±0.8)mmol/L、餐后2 h血糖为(8.4±1.2)mmol/L;A组患者空腹血糖为(8.8±1.1)mmol/L、餐后2 h血糖为(11.3±2.2)mmol/L。结论在老年糖尿病患者救治中,个性化护理干预的施行,可在增强患者治疗依从性的同时,显著改善其血糖值,故存在推广价值。

一种基于SysML/MARTE/pCCSL的信息物理融合系统协同建模方法

信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems, CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统.针对这种异构系统的建模问题一直是人们研究的重点,但是,缺乏系统性的方法来建模CPS的特性,如异构性、不确定性、软硬协同和非功能属性(Non-Functional Properties, NFP)等.提出了一种基于SysML (System Modeling Language)/MARTE (Modeling and Analysis of Real-Time and Embedded Systems)/pCCSL (p Clock Constraint Specification Language)的协同建模方法,实现了从不同视角建模CPS的不同特征,包括系统的结构、行为、时钟约束和NFP.该方法的新颖性在于使用pCCSL规约各模型之间的交互和同步,显式地建模模型之间的逻辑一致性.同时,为了捕捉CPS的特性如随机行为和连续行为,扩展了一些SysML/MARTE的元模型.最后,给出了一个智能建筑的案例以展示所提出的协同建模方法的可用性.

基于形式化测试的实时系统变更后安全性验证

变更后系统实现的安全性验证是安全攸关系统维护过程中必不可少的环节,也是其面临的主要挑战之一.软件模型检测和程序验证是目前常用的作用于代码层面的自动化安全性验证技术.本文站在系统行为角度,基于形式化方法,提出了一种将变更后系统实现的安全性验证问题归结为一致性测试的方法,尝试通过自动生成的一致性测试用例在系统行为级别上判定系统实现是否安全.为此,首先以时间输入输出自动机及其语义模型为基础,构建了该方法的证明体系,证明了该方法的正确性;其次,建立了变更后系统实现安全性验证的回归测试生成框架.相对于其它实时系统测试方法,这种测试方法不仅可以发现实时系统中常规的不一致性缺陷,而且为变更后系统实现在运行时是否满足指定的安全性属性提供了依据.最后,以轨道交通系统中的列车自动防护功能的变更情景为案例研究,说明了方法的具体应用.

渗透测试技术与模型研究

本文从计算机网络渗透测试中模拟攻击的步骤和渗透测试的实施过程入手,分析研究了渗透测试的相关技术和操作方法,并以此分析为基础,提出了一种渗透测试的宏观模型。

网络中计算机安全防护的研究

本文从软件、网络和策略三个方面对计算机的安全防护进行分析和探讨。