面向环境非确定性的信息物理融合系统测试技术研究

信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)是“人-机-物”三元融合模式背景下新型软件基础设施的重要一环.为了处理不断涌现的新环境、新模式和新平台,CPS软件必须具备一定质量保障水平的可成长和可持续演化能力.然而CPS软件在与环境交互过程中所必然面对的环境非确定性给CPS软件的质量保障带来了新的挑战.本文深入分析了环境非确定性中的感知非确定性和规约非确定性分别给软件测试研究带来的挑战.为了应对这些挑战,提出了一个迭代式的研究框架,用于有效测试受环境非确定性影响的CPS软件.基于该研究框架,介绍了现有CPS软件测试技术研究进展,并重点介绍了3种考虑环境非确定性的软件测试技术,分别解决CPS软件测试中的测试输入生成、测试预言生成和环境适应性评估问题.本文基于一个自适应自控小车的CPS软件实例,初步验证了所介绍方法测试CPS软件的有效性.

非确定性环境中移动机器人避障策略的验证——基于形式化建模和概率分析

针对存在制动机误差和传感器噪声等因素的移动机器人,提出采用概率模型检测的方法对非确定性环境中移动机器人的避障策略进行验证和定量分析。首先将移动机器人的避障运动和动态障碍物的不确定性运动建模为马尔可夫决策过程。然后运用概率计算树逻辑语言描述移动机器人运动的关键属性并使用概率模型检测工具对其进行验证。最后分析得到移动机器人成功避障所花费的避碰时间,移动机器人到达目标位置所需要的时间和能量以及操作误差发生时的避碰时间对避障策略的影响,并使用MATLAB仿真验证成功避碰时间的正确性。

一种基于分层适应逻辑的自适应系统实现框架

自适应系统由于其能够自主地适应具有非确定性的部署环境,并持续地保持用户的满意度,受到了广泛的关注.然而,目前仍然存在未解决的挑战,例如如何在新的部署环境下,或者在开放且复杂的环境下,使得系统仍然能满足自适应性.因此,为自适应系统的设计引入了一个新的概念模型,受归因理论启发,该模型被设计成内归因和外归因两层结构.内归因层决定了内因如何影响自适应行为,这一层与部署环境解耦,可以独立设计且可以复用在不同的部署环境中.外归因层映射了外因与内因的关系,这一层在不同的部署环境中可以被替换.基于两层结构的实现框架,具有设计且实现自适应系统的适用性,以及内因层适应逻辑的可复用性,通过两个案例,一个是被广泛使用的电子商务网络应用,一个是需要躲避障碍物且避免滑倒和翻转的机器人系统,来进行评估.