时态描述逻辑ALC-LTL的Tableau判定算法

时态描述逻辑ALC-LTL将描述逻辑ALC的描述能力与线性时态逻辑LTL的刻画能力结合起来,在具有较强描述能力的同时还使得可满足性问题保持在EXPTIME-完全这个级别。针对ALC-LTL缺少有效的判定算法的现状,将LTL的Tableau判定算法与描述逻辑ALC的推理机制有机地结合起来,给出了ALC-LTL的Tableau判定算法并证明了算法的可终止性、可靠性和完备性。该算法具有很好的可扩展性。当ALC-LTL中的描述逻辑从ALC改变为任何一个具有可判定性特征的描述逻辑X时,只需要对算法进行简单修改,就可以得到相应的时态描述逻辑X-LTL的Tableau判定算法。

线性时态逻辑中的特性模式

在模型检查应用中,需要使用线性时态逻辑对软件具备的特性进行描述。虽然,不同应用背景涉及不同方面的特性描述,但是线性时态逻辑描述软件特性方式上具有共性。本文从两个方面抽取这种共性,首先,按照线性时态逻辑所描述性质划分,常见性质包括活性、安全性等;其次,按照线性时态逻辑公式的作用范围划分。通过对共同问题,找到共同的描述方法得到线性时态逻辑的特性模式。最后介绍了线性时态逻辑特性模式在SPIN中的应用。

具有模糊时态的广义可能性线性时序逻辑的模型检测

本文首先定义了具有模糊时态的广义可能性线性时序逻辑GPoFLTL(Generalized Possibilistic Fuzzy Linear Tempora Logic)的语构以及基于路径和基于语言的两种语义解释,证明了GPoFLTL在模糊时态方面对GPo LTL(Generalized Possibilistic Linear Tempora Logic)进行了扩张,并通过实例说明了GPoFLTL比GPo LTL具有更强的表达能力;其次在广义可能性测度下通过模糊矩阵运算讨论了"不久","几乎总是"等几类模糊时态性质的模型检测问题;最后研究了模糊时态性质的必要性阈值模型检测问题,给出了基于自动机的GPoFLTL的阈值模型检测算法及算法的复杂度.

含有合取查询的时态描述逻辑ALC-LTL模型检测

时态描述逻辑ALC-LTL在命题线性时态逻辑LTL中引入了描述逻辑ALC的刻画能力,可以对语义Web环境下动态系统的时序特征进行刻画。该文在ALC-LTL中进一步引入合取查询,增强ALC-LTL公式的描述能力,并在此基础上给出了含有合取查询的时态描述逻辑模型检测算法。模型检测算法由3个步骤组成:首先,根据时态规范中涉及的合取查询从描述逻辑的角度在系统状态中进行推理和检索,求出满足合取查询的所有实例;其次,将这些实例映射为命题并带入时态规范中,将含有合取查询的ALC-LTL模型检测问题转换为命题LTL的模型检测问题;最后调用LTL的模型检测算法完成规范验证。该工作从描述逻辑的角度对传统的命题线性时态逻辑的模型检测问题进行了扩展,适合于在语义Web环境下对语义Web等动态系统的时态性质进行刻画和验证。

基于标记Büchi自动机的时态描述逻辑ALC-LTL模型检测

时态描述逻辑将描述逻辑的刻画能力引入到命题时态逻辑中,适合于在语义Web环境下对相关系统的时态性质进行刻画。为了对这些时态性质进行高效的验证,在ALC-LTL的基础上研究了时态描述逻辑的模型检测问题。一方面,使用时态描述逻辑ALC-LTL公式来表示待验证的时态规范;另一方面,在对系统建模时借助描述逻辑ALC对领域知识进行刻画。针对上述扩展后得到的模型检测问题,提出了基于自动机的ALC-LTL模型检测算法。模型检测算法由3个阶段组成:首先将时态规范的否定形式和系统模型分别构造成标记büchi自动机;接下来构造这两个自动机的乘积自动机,并将关于ALC的推理机制融入到乘积自动机的构造过程中;最后对该乘积自动机进行判空检测。与LTL模型检测相比,时态描述逻辑ALC-LTL的模型检测引入了描述逻辑的刻画和推理机制,可以在语义Web环境下对语义Web服务等复杂系统的时态性质进行刻画和验证。

基于惰性切片的线性时态逻辑性质验证

惰性切片是一种有效的状态空间缩减方法,但是它无法直接判定一个模型是否满足所期望的线性时间性质。针对该问题,提出了一种基于惰性切片的线性时态逻辑公式验证方法。该方法首先构造给定线性时态逻辑公式的否定Büchi自动机与系统模型的乘积自动机,然后使用惰性切片算法在该乘积自动机上以惰性方式搜索可接受迹,从而把线性时间性质验证问题转换为通过可达性分析搜索可接受状态的不变性检测过程。实验结果证明,基于惰性切片的线性时态逻辑公式验证算法在不损失验证结果正确性的前提下使惰性切片算法具备了验证线性时间性质的能力,同时也有效提高了LTL模型检测方法的可扩展性。

基于线性时态逻辑的动作行为表示方法

计算机生成兵力(CGF)系统在虚拟战场环境中提供一组能自治地控制自身行为的智能化虚拟实体,并要求这些实体与虚拟环境中人控制的其它虚拟实体在行为上不能区分。因此,如何实现这些计算机生成的智能实体的行为并提高其智能水平,成为CGF系统开发的难点和瓶颈。行为表示是行为实现的基础,对CGF实体行为的生成及其效率与真实性都有直接影响。本文借鉴情景演算中的动作理论,研究CGF实体的行为表示,借助线性时态逻辑表示CGF实体的行为及其之间的关系,提出了基于线性时态逻辑的动作行为表示方法,为建立CGF实体的行为描述语言提供了理论基础。

基于度量线性时态逻辑的近似安全性

近年来,计算机系统的定量验证已经引起了学术界和工业界足够的关注,其中取值于度量空间的系统性质研究为定量验证的发展开辟了一条新途径。在系统验证中常用线性时间属性来刻画系统的性质,而安全性作为线性时间属性中一类至关重要的基础属性,能保证系统在运行过程中不会发生“坏”的事情,其在度量背景下的推广形式也应该得到关注。为此,文中研究伪超度量空间上安全性的扩展问题,首先对已有的度量线性时态逻辑进行适当的补充,使其能充分地刻画度量背景下的线性时间属性;然后引入距离阈值α,提出一种α-安全性的概念,从而将经典的安全性提升到伪超度量空间上;最后讨论度量线性时态逻辑与α-安全性之间的关系。这些结论为取值于度量空间的系统的安全性验证提供了理论依据。

基于线性时态逻辑的Petri网模型检测研究

线性时态逻辑Petri网结合了Petri网和时序逻辑的优点,清晰简洁的描述并发系统事件间的时序和因果关系,包括系统的活性和安全性。其中自动机的体积是模型检验的一个关键性问题,为了得到尽可能小体积的自动机,在LTL公式转换为Büchi自动机之前,对LTL公式进行预处理来减少冗余,然后通过布尔技术优化自动机。

线性时态逻辑的决策问题复杂性

不同的时态逻辑能够适应不同的推理任务。为了符合应用,关于时间的模型从离散的自然数和整数,延伸到稠密的线性实数,甚至扩展到区间代数和树代数。如果简单的时态连接词的表达力已经足够,就只需使用这些简单的时态连接词来构造的时态逻辑。在能够承担降低运算速度的风险下,我们可以为实现更强的表达力而使用更多的连接词,也可以加上度量信息或者固定点。作者近期提出了一个令人惊讶的结论:建立在实数时间上的具有足够表达力的语言和基于自然数离散时间流的传统简单算子,它们推理的计算复杂性是一样的。在这篇论文中,作者试图对建立在标准时态连接词和线性时间流的普通类上的时态逻辑中所有决策问题的计算复杂性作新的说明。尤其是,文中指出,所有标准逻辑在PSPACE中都存在决策问题。

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。

基于时态逻辑技术的高压输电线系统故障诊断

提出了将线性时态逻辑(LTL)技术和电网故障模拟量信息引入高压输电线系统故障诊断的新思想。建立了LTL形式化演绎的完整语法、语义解释体系。在变电站端,综合考虑系统容错需求及故障诊断的实时性要求,对故障模拟量进行了实时预处理；在调度中心,分析了故障诊断过程中保护、开关动作的时序关系,形成典型故障模式下的开关量事件序列(TDS)及其相应的模拟量状态序列(TAS),并通过LTL表示TDS和TAS中的时序约束条件。最后通过实例验证了推理的可靠性和容错性。

基于线性时序逻辑的移动端快递派送路径规划

研究了快递派送的路径规划。针对目前快递派送任务点较多,快递员不熟悉派送区域的问题,提出了一种基于线性时序逻辑(LTL)的移动端多点快递派送路径规划方法。该方法利用移动端的百度地图应用包实现快递员的定位与导航任务,提出两层(顶层、底层)规划策略。顶层规划避开百度地图实际道路环境繁琐又庞大的建模,将快递派送问题转化为旅行推销员问题(TSP),仅将快递员派送任务地点建模为一个有限状态的加权切换系统,状态之间的切换权重基于百度地图的自驾导航距离,而非简单的直线距离,以达到底层规划结果符合实际环境,确保最后搜索的路径最优性,同时利用线性时序逻辑语言描述多点快递派送任务,从而将切换系统信息与派送任务信息相融合,构建一个任务可行网络拓扑,并在该网络拓扑上基于Dijkstra算法搜索出快递员离散的最优路径。底层规划完成离散路径的连续化,离散路径的任意相邻任务点间的路径规划基于百度地图实现,从而实现顶层规划的离散路径连续化,获得快递员可派单的实际派送路线。实验结果表明该方法能够解决多点派送任务与派送区域受约束的问题,并保证快递员派单路径的最优性。

时态逻辑描述能力比较研究

时态逻辑在软件确认和模型检查中有广泛的应用。时态逻辑的不同变体有不同描述能力。正确理解时态逻辑的描述能力有助于书写系统特性的正确时态逻辑公式特性。论文从语法、语义域定义和语法到语义域映射三个方面对不同时态逻辑加以描述,对时态逻辑描述能力进行了比较。

时态逻辑的比较与分析

对时态逻辑的两种重要形式———线性时态逻辑与分支时态逻辑进行了比较和分析，指出它们各自的特点及适用范围。

从命题时态逻辑产生上下文无关文法

线性命题时态逻辑能描述有限状态系统的无限行为。这种行为能用上下文无关文法准确地描述。根据该文法，可以构造一个满足时态逻辑公式的Ｋｒｉｐｋｅ结构。本文给出构造对应于命题时态逻辑公式的上下文无关文法及由该文法构造Ｋｒｉｐｋｅ结构的方法。

离散实时线性动态逻辑的符号化模型检测

实时系统的错误往往十分危险甚至是致命的,使用模型检测来保证复杂实时系统的正确性是十分有效的。针对模型检测中传统时态逻辑无法表达实时性质和所有正则属性的问题,文中首先提出一种具有表达离散实时性质、所有正则属性能力的离散实时线性动态逻辑(Real-Time Linear Dynamic Logic,RTLDL);然后使用类似程序控制流标记的方法为RTLDL公式定义起止标记,根据起止标记关系构造时态测试器,提出基于时态测试器的RTLDL符号化模型检测算法;最后基于翻译的方法在模型检测器NuXmv上实现了所提算法,并针对护栏控制系统案例与线性动态逻辑(Linear Dynamic Logic,LDL)模型检测器MCMAS-LDLK进行实验比较。实验结果表明,无论对于LDL还是RTLDL公式的检测,提出的算法的效率均显著优于MCMAS-LDLK。

联锁逻辑形式化模型检验的研究

利用自动机理论模型检验算法,检验车站联锁逻辑的有色Petri网模型是否满足预期的性能。通过采用带标签的广义Büchi自动机(LGBA)构建线性时态逻辑,有效地解决了模型检验中的状态空间爆炸问题。该方法的研究增强了有色Petri网的分析和验证能力,利用该方法对车站联锁逻辑的实际问题进行了性能验证。

一种基于自动机理论的LTL检验符号优化方法

模型检验是一种重要的形式化自动验证技术。检验一个模型是否满足LTL公式,可以把LTL公式转换为一个表示相同无穷状态序列的ω自动机,通过转换后的ω自动机与系统自动机的乘积判空来进行模型检验。由于自动机的体积是模型检验的一个关键性问题,为了得到尽可能小的自动机,在LTL公式转换为ω自动机之前,对LTL公式进行预处理来减少冗余,然后基于ROBDD,通过布尔技术优化自动机。

用LTL模型检验的方法验证SpaceWire检错机制

SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线协议,对SpaceWire设计正确性与可靠性要求极高,由于传统的验证方法,存在不完备性等缺陷,对SpaceWire的严格验证一直是备受关注的问题之一。模型检验以其验证的完备性得到设计人员的重视。提出用线性时态逻辑(LTL)模型检验的方法验证SpaceWire系统的检错机制。在检错模块中,该方法与用分支时态逻辑(CTL)验证方法相比,BDD分配数和状态数明显减少,提高了验证效率,还验证了错误优先级;对检错模块处理的五种错误的发生进行验证,验证结果均为正确。该方法实现了对检错机制的完备性验证。