基于直觉模糊集的不确定时序逻辑模型

针对现有时序逻辑在描述复杂不确定时间信息方面的局限性,提出了一种基于直觉模糊集的不确定时序逻辑模型。该模型分别定义了离散论域和连续论域下的不确定点时序逻辑、点-时段时序逻辑以及时段时序逻辑的判定公式;引入直觉模糊集的犹豫度参数,使得推理结果更加精确。最后通过实例对两类不确定时间信息进行描述,并对其时序逻辑关系的可能性进行度量。通过分析表明该模型是比较优越的。

时序逻辑及其表达能力综述

时序逻辑是研究状态随时间变化系统的逻辑特性,在软硬件验证中有着广泛应用,是模型检测的基础。基于对时间模型的不同描述以及为了处理更加复杂的计算特征,衍生出各种时序逻辑,具有不同的表达能力,正确理解其表达能力对于系统模型的形式化规约尤为重要。首先,介绍基于离散时间模型的线性时序逻辑LTL、计算树逻辑CTL和CTL*,以及基于连续时间模型的区间时序逻辑ITL和投影时序逻辑PTL,对它们的表达能力及区别进行了详细阐述;然后,概述为了描述随机、实时、混成、开放系统中的复杂行为而提出的不同时序逻辑,指出它们的特点及适用范围;最后,对时序逻辑的未来研究方向进行展望。

基于时序逻辑的仿真系统行为验证方法

仿真系统行为可信性评估是一项复杂的任务,需要综合利用多种方法、从多个角度对仿真系统的行为进行验证。针对仿真系统行为验证既需要具有客观性又需要考虑领域专家宝贵经验的需求,借鉴形式化验证技术的思想,提出基于时序逻辑的仿真系统行为验证方法。该方法首先根据真实系统和实测数据,结合专家经验,对所关注的仿真系统行为属性进行提取;其次,利用时序逻辑语言对提取的待验证属性进行形式化描述;然后,运行仿真系统并获得相应的输出数据,利用验证算法自动检验仿真数据是否满足给定的属性,从而实现行为验证;基于对武器装备体系对抗仿真领域的验证属性分析,选取度量区间时序逻辑作为属性的形式化描述语言;最后,通过一个防空对抗仿真系统的验证示例,表明了该方法的有效性。

基于STPA与时序逻辑的CTCS-3级列控系统安全分析

中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安全性分析存在欠缺。此外,CTCS-3列控系统对控制时序有严格要求,现有安全分析方法难以有效解决该问题。为解决上述问题,采用基于系统理论的过程分析方法,以便更全面、更准确地分析CTCS-3级列控系统的安全性。首先,在分析CTCS-3级列控系统典型运营场景的基础上,提取由列控系统直接控车的运营场景,并建立分层控制结构模型;其次,结合时序逻辑辨识运营场景的不恰当控制行为,并将各场景中互不冲突的不恰当控制行为组合成复合场景;最后,对复合场景进行分析,辨识导致不恰当控制行为的控制缺陷。仿真结果表明:系统理论的过程分析方法可以实现对CTCS-3级列控系统复合场景功能的安全性分析。

一种不确定时段的扩展时段时序逻辑:时间Petri网模型表示和线性推理

针对点 -时段时序逻辑的不足 ,提出了一种新的时段时序逻辑——扩展时段时序逻辑 ,对不确定时间段发生的事件具有较好的描述能力 .时间 Petri网模型表示的引入 ,增强了扩展时段时序逻辑的描述直观性及分析能力 ,为进行线性推理提供了有利的工具 .同时还提出了几种变迁间的实施推理规则 .运用这些规则可以简化复杂时序关系的 Petri网模型 ,并在线性时间复杂度内定量地得到各变迁间的时序逻辑关系 。

基于时序逻辑的软件体系结构描述语言XYZ/ADL

体系结构描述语言(architecture description language,简称ADL)是基于体系结构的软件开发的基础,便于表示求精的ADL,使得好的设计能够方便地导出好的实现.时序逻辑语言XYZ/E可在统一的逻辑框架下既表示静态语义又表示动态语义,因而基于XYZ/E的体系结构描述语言XYZ/ADL支持从高层级体系结构到低层级体系结构之间的逐步过渡.系统地阐述了XYZ/ADL的概念框架并用XYZ/E进行语义解释,介绍了如何用XYZ/ADL描述体系结构和体系结构风格.

框架时序逻辑语言MSVL中面向对象机制的实现

针对目前时序逻辑语言存在框架问题、缺少面向对象机制、形式化程度过高等不足,提出了框架时序逻辑语言MSVL,包含新的框架操作符、等待语句和非确定的选择语句等技术,并且能够支持面向对象的程序设计.基于正则形和正则图,给出了MSVL解释器的实现方案.并发访问共享资源的实例表明,MSVL比其他时序逻辑语言更接近高级语言,并且解释器的实现方案是切实可行的.

单ADC多通道同步等间隔数据采集的高速时序逻辑实现

文章给出了一种基于单ADC多通道系统结构的数据采集高速实现方法。通过设计一套高速时序控制逻辑,实现了多个信号同步精确等间隔高速数据采集,能最大限度地发挥数据采集硬件的效能,系统有较高的性价比。

RTL综合中基本时序逻辑元件的综合方法研究

锁存器与触发器的综合是 RTL综合中时序逻辑综合子系统的主要研究问题之一 ,不同的 RTL时序电路描述综合出的元件各不相同 .文中从 VHDL 语言的 RTL 描述特征入手 ,研究了 RTL 综合中锁存器与触发器的综合方法 ,阐述了采用锁存器及触发器的各种不同情况 ,同时说明如何才能正确地区分锁存器及触发器 .

脉冲异步时序逻辑电路的分析与设计探讨

本文以数字系统时最常用的计数器作为实例,介绍了如何对脉冲异步时序逻辑电路进行分析和设计。为电子技术人员在数字系统或计算机硬件的研发中提供了一个有序的思路。

基于时序逻辑的加密协议分析

形式化方法由于其精炼、简洁和无二义性 ,逐步成为分析加密协议的一条可靠和准确的途径 ,但是加密协议的形式化分析研究目前还不够深入 ,至今仍没有统一的加密协议验证体系 .针对这一现状 ,该文从加密协议可能面临的最强大的攻击着手 ,提出了一种基于时序逻辑的加密协议描述方法 ,在该模型下 ,对协议行为、入侵者行为、安全需求等特性的描述均用时序逻辑公式表达 ,从而利用现有的统一的时序逻辑框架分析密码协议的性质 .特别地 ,作者描述和检测了一个系统入侵者不能用任何代数和逻辑的办法获得消息的实例 .通过对比 ,作者认为该方法具有形式化程度较高的特点 .

MMC控制系统时序逻辑与子模块故障监测

对模块化多电平换流器(MMC)采用站级控制器、子模块控制器(SMC)和阀基控制器(VBC)3层控制系统。设计了SMC与VBC之间的时序逻辑,保证了控制系统的实时性。当硬件模拟电路检测到子模块出现过电压或者欠电压时,如果过电压或者欠电压时间超过20μs,则SMC将故障信息传送至上层控制,有效降低了保护系统误动的概率。对采用了上述控制系统的MMC物理模拟系统进行了稳态实验,实验结果表明,系统能够有效控制直流电压、输送功率,并使子模块电压稳定在150 V左右。

基于线性时序逻辑理论的仓储机器人路径规划

首先根据仓储物流环境的特点构建了可灵活扩展的仓储环境模型，并制定了适合仓储物流需求的机器人运动规则，使该模型能够适用于动态的仓储物流环境；其次采用线性时序逻辑任务公式描述具体的任务需求，使其可以适用于实际应用中更加复杂的任务；继而将任务需求与环境信息相融合，构建任务可行网络拓扑，避免分段任务搜索；然后采用Dijkstra算法在任务可行网络拓扑上搜索出最优路径，确保规划所得路径的最优性；最后将任务可行网络拓扑上的最优路径映射回加权切换系统，获得环境中满足任务需求的最优路径。与目前广泛使用的A＊算法相比，上述方法不仅能够满足复杂的任务需求，而且能够保证路径规划的最优性，而不是次优解。

扩展时段时序逻辑的模型、一致性和推理

给出了扩展时段时序逻辑的时间 Petri网 (TPN)模型构造方法 ,在构造模型的同时可对时序关系进行一致性检验 .在模型的基础上提出了一种时序关系推理算法 ,这种推理算法基于 TPN模型的性质及基本不等式规则 ,可由一组已知的扩展时段时序关系推出一些未知的扩展时段时序关系 .这种推理算法的优势在于利用了 TNP模型的分析技术 ,减小了推理的时间复杂度 ,比单纯利用不等式规则的推理更直观 ,也更简单 ,是一种有效的方法 .最后 ,对扩展时段时序逻辑的 TPN模型进行了扩充 ,增强了其模型和分析的能力 .

计算机支持的协同工作系统的时序逻辑模型

为了使群体能够协同完成任务，ＣＳＣＷ（ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｕｐｐｏｒｔｅｄｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｗｏｒｋ）系统不仅要解决各种分布性、处理应用领域的特殊性，而且要提供面向用户的协作支持，从而使其行为异常复杂．然而对系统行为进行形式化的描述是构造软件系统的必经阶段．为了清晰地描述ＣＳＣＷ系统的行为，使其特定性质的验证成为可能，本文在时序逻辑的基础上，建立了ＣＳＣＷ系统行为的抽象描述模型．在此模型中，ＣＳＣＷ系统由分布运行实体和信息对象组成，系统的主要行为表现为用时序逻辑语言ＸＹＺ／Ｅ描述的实体间的交互．此模型可较好地对系统的分析和构造进行指导．

基于线性时序逻辑的最优巡回路径规划

基于线性时序逻辑(Linear temporal logic,LTL)的路径规划方法中,多点巡回路径规划问题尚无有效解决方案.为了在道路网络中实现最优巡回监测,提出了基于LTL的最优巡回路径规划方法.首先,将环境建模成一个切换系统,用LTL语言描述包含多个巡回点和障碍物的任务需求;接着,利用循环移位法构建能够融合任务需求和环境模型的扩展乘机自动机,以建立路径信息完整的网络拓扑;最后,采用基于迪科斯彻法的最优综合算法搜索扩展乘机自动机网络上的最优路径,从而获得能够满足复杂任务需求的最优巡回路径.仿真结果表明,该方法能够有效实现最优巡回路径规划.

嵌入偏序约简的状态事件线性时序逻辑验证

模型检验是硬件和软件形式化验证最成功的技术之一.目前大部分的模型检验技术是基于状态的而不考虑迁移上的操作和事件.这导致模型检验在验证使用事件进行交互的组件系统中面临新的困难,因此需要新的规约技术对状态事件系统进行规约.状态事件线性时序逻辑(State/Event Linear Temporal Logic,SE-LTL)给出了一种简洁和直接的方式表达包含状态和事件的系统属性.在SE-LTL中,状态和事件都可以作为原子命题.基于自动机理论的线性时序逻辑(Linear Temporal Logic,LTL)模型检验可以被用来对SE-LTL属性进行验证.然而SE-LTL属性在经典的stutter等价(stutter-equivalent)下无法保持,所以最有效的并发程序状态约简技术:偏序约简技术(Partial Order Reduction,POR)不能直接应用于SE-LTL的验证.该文提出一种新的方法利用已有的偏序约简技术对SE-LTL验证过程的状态空间进行约简.该方法分为两个部分:第一个部分是针对SE-LTL不带NEXT算子的约简方法;第二部分则是带NEXT算子的约简方法.第一部分的主要思想是从一个Büchi自动机(Automata,BA)中抽取出“状态部分”.“状态部分”的含义是该部分只与系统的状态相关.基于“状态部分”,给出关于BA和标签Kripke结构(Labeled Kripke Structure)的同步乘,并在同步乘的构造过程中嵌入偏序约简技术,从而约简同步乘的状态空间,即该文的约简技术是on-the-fly的.嵌入的偏序约简在已有的偏序约简基础上,面向SE-LTL公式中的事件引入新的可见操作的识别方法.为了能够将偏序约简技术应用到所有的SE-LTL公式,该文同时给出验证SE-LTL带NEXT算子的偏序约简算法.NEXT算子是偏序约简的另一个主要障碍.该部分是文中的第二部分工作.该部分的技术依然是on-the-fly的,并且需要与状态部分的识别相结合.通过将该文技术实现到SPIN模型检验器中对已有的模型进行验证.Spin是针对LTL的并发程序模型检验器.实现部分包括SE-LTL到BA的转化,以及on-the-fly的模型验证过程.实验的过程主要针对三个模型集:生产消费者模型,哲学家就餐问题以及公共对象请求代理体系结构中的GIOP协议.验证结果表明,对比完全基于状态的模型检验和不带偏序约简的状态事件模型检验,该文的方法具有更好的效率,并且能够被应用于状态事件系统,特别是安全有关嵌入式系统的验证.

UML活动图的时序逻辑语义

UML活动图可以表示不同抽象级的控制流,很适合用于对系统的行为建模.但是缺乏精确的语义使得难以对它所表示的系统行为进行分析.XYZE是一可执行线性时序逻辑语言,既可描述系统的动态行为又可表示程序性质,用它对活动图形式化后,就可在统一的逻辑框架下分析活动图的性质.定义了一个有向图结构用以表示UML活动图,再给出其XYZE语义,并用一个例子说明活动图到XYZE的语义转换,为进一步的分析提供形式化基础.

一种面向软件工程的时序逻辑语言

ＸＹＺ系统由时序逻辑语言ＸＹＺ／Ｅ及一组基于该语言的ＣＡＳＥ工具集组成．ＸＹＺ／Ｅ语言的目的是欲使逐步求精，描述及验证、快速原型等一些软件工程方法更加有效．特别地，它还能表示实时通信进程中的动态成分．在统一的框架下，不仅能表示不同层次的抽象描述，而且能表示普通高级语言的各种重要性质．本文是关于这一时序逻辑语言最新、最完整的介绍．

带有时钟变量的线性时序逻辑与实时系统验证

为了描述实时系统的性质和行为,10多年来,各种不同的时序逻辑,如Timed Computation Tree Logic,Metric Interval Temporal Logic和Real-Time Temporal Logic等相继提出来.这些时序逻辑适于表示实时系统的性质和规范,但不适于表示实时系统的实现模型.这样,在基于时序逻辑的实时系统的研究中,系统的性质和实现通常是用两种不同的语言来表示的.定义了一个带有时钟变量的线性时序逻辑(linear temporal logic with clocks,简称LTLC).它是由Manna和Pnueli提出的线性时序逻辑在实时情况下的一个推广.LTLC既能表示实时系统的性质,又能很方便地表示实时系统的实现.它能在统一的语义框架中表示出从高级的需求规范到低级的实现模型之间的不同抽象层次上的系统描述,并且能用逻辑蕴涵来表示不同抽象层次的系统描述之间的语义一致性.LTLC的这个特点将有助于实时系统的性质验证和实时系统的逐步求精.