使用元模型的基于应用的验证覆盖的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及使用元模型的验证覆盖。
【背景技术】
[0002]可以确认系统，从而确定该系统是否满足在系统的目标规范中阐述的一组需求。例如，考虑到在目标规范中阐述的系统可以预期来操作的条件的范围，可以确认该系统从而确定系统的输出是否在目标规范中阐述的预期范围之内。确认系统可以包括执行灵敏度分析来表征对于目标行为的变化的现有源的影响，以及执行最坏情况分析来确定在该系统的总体功能性上的条件的极端变化的影响。
【发明内容】
[0003]在一方面，本公开内容针对方法。该方法可以包括由计算设备的至少一个处理器来构建至少一个元模型。该方法可以进一步包括由至少一个处理器对至少一个元模型执行以下的一个或者多个:拆分操作、合并操作、约简操作、数学变换、逆操作、推导操作、级联操作、和代数运算。
[0004]在另一方面，本公开内容涉及计算系统。计算系统可以包括至少一个处理器。计算系统可以进一步包括在至少一个处理器中执行的至少一个模块，并且被配置用于:构建至少一个元模型；并且对至少一个元模型执行以下的一个或者多个:拆分操作、合并操作、约简操作、数学变换、逆操作、推导操作、级联操作、和代数运算。
[0005]在另一方面，本公开内容涉及计算机可读存储介质，其包括指令。当该指令由至少一个处理器执行时，其使得至少一个处理器执行操作。操作可以包括构建至少一个元模型。操作可以进一步包括对至少一个元模型执行以下的一个或者多个:拆分操作、合并操作、约简操作、数学变换、逆操作、推导操作、级联操作、和代数运算。
[0006]本公开内容的一个或者多个方面的细节在附图和下文的描述中进行阐述。本公开内容的其它特征、目标和优点将根据描述和附图以及根据权利要求而显而易见。
【附图说明】
[0007]图1A是图示出使用元模型的系统的验证覆盖的方框图。
[0008]图1B和IC是图示出元模型的响应相对于因子的方框图。
[0009]图2A是图示出对示例元模型执行的示例拆分操作的方框图。
[0010]图2B是图示出对示例元模型执行的另一个示例拆分操作的方框图。
[0011]图2C是图示出对示例元模型执行的另一个示例拆分操作的方框图。
[0012]图2D是图示出对示例元模型执行的示例合并操作的方框图。
[0013]图2E是图示出对示例元模型执行的另一个示例合并操作的方框图。
[0014]图2F是图示出对示例元模型执行的约简操作的方框图。
[0015]图2G是图示出对示例元模型执行的另一个约简操作的方框图。
[0016]图2H是图示出对示例元模型的示例因子和/或示例响应执行的变换操作的方框图。
[0017]图21是图示出对示例元模型的示例因子和/或示例响应执行的逆操作的方框图。
[0018]图2J是图示出对示例元模型执行的推导操作的方框图。
[0019]图3A是图示出可以如何使用示例元模型来确定对于系统的最重要因子的方框图。
[0020]图3B是图示出用于系统的示例运算放大器的示例元模型的响应相对于因子的方框图。
[0021]图3C是图示出将一个示例元模型与一个示例元模型级联的方框图。
[0022]图3D是图示出将元模型的示例集群替代为数学等效元模型的方框图。
[0023]图3E是图示出对元模型执行数学运算的方框图。
[0024]图4是图示出示例计算设备的方框图。
[0025]图5是图示出用于对一个或者多个元模型执行操作的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0026]图1A是图示出使用元模型的系统的验证覆盖的方框图。如在图1A中所示的，系统100可以由互连的组件构成。例如，如果系统100包括用于经由执行器103控制车辆的电力窗(power window) 105的自动电子控制单元(E⑶)101，则E⑶101可以包括组件，诸如电源单元102、微控制器104、测量单元106、诊断单元108、通信单元110、监督和复位单元112、驱动器单元114、和电力开关和保护单元116。E⑶101可以接收指示传感器输入的电信号，并且可以处理该信号从而产生被引导至执行器103以用于控制电力窗105的控制信号。
[0027]E⑶101可以执行各种各样的任务，诸如使用通信单元110解释从总线接收的命令、控制电力窗105、使用电力开关和保护单元116对电力开关进行切换、使用传感器来监测电力窗105的速度和位置、并且使用测量单元106为电力窗105检查障碍物的存在。E⑶101可以为电力窗105实施防夹作用，以使得当E⑶101确定障碍物阻挡电力窗105时，ECUlOl可以停止电力窗105的移动，从而防止电力窗105挤压(例如，施加力)到障碍物(诸如人的手指)上。
[0028]为了实施防夹作用，测量单元106可以测量通过驱动电力窗105的执行器103(诸如直流电(DC)电机)的电流。如果测量单元106测量到过电流条件，则ECUlOl可以确定存在阻挡被包括在执行器103中的电机的正常旋转的障碍物。测量单元106可以通过并联电阻来测量通过所述电机的电流，并且也可以经由被包括在测量单元106中的运算放大器来放大所述电流。
[0029]在实施E⑶101的特征(诸如防夹作用)时，系统100可以遭受到因子120A-120N，其可以是可影响E⑶101实施的防夹作用的操作的变化源。这些变化的源可以包括例如过程的变化、电组件的容忍度、调节循环的校准参数、总线上的传输延迟的波动、操作温度、供给电压的变化、芯片制备的变化、放置在半导体晶片上用于ECUlOl的组件的管芯(即，集成电路)的变化等等。E⑶101的输出(诸如引导至执行器103用于控制电力窗105的控制信号)可以确定和/或推导出系统100的响应122，诸如可能会被因子120A-120N影响的、由电力窗针对障碍物施加的力。诸如响应122那样的响应可以是验证中的对组件或者系统的性能或者特性的测量。响应可能不是时间上的变量，并且可以取标量值。出于功能、安全和/或质量的原因，行为的确认可以意味着响应在所需要的范围内。例如，由电力窗105施加的力可能需要在具体的范围之内。可以根据测试物理系统100来测量响应或者在系统100的仿真之后计算响应。因子可以是变化的源，其对响应具有潜在的影响。因子可以是仿真或者测量过程的可控制的输入。因子可以包括可以在产品制备或者组件的使用期间发生的变化，诸如组件的容忍度和/或组件的操作环境。因子也可以包括用于系统优化的设计参数。每个因子可以具有其范围、概率分布(离散或者连续)和与其它因子的可能相关的规范。
[0030]为了完整地确认系统100，可能必须的是，在各种各样的条件中将系统100与系统100的操作环境中周围的组件一同进行测试和/或仿真，从而确认系统100的应用拟合度。例如，因子120A-120N可以跨一系列条件而变化，并且响应122被测量和/或仿真从而确定由ECUlOl输出的控制信号是否在规范中所阐述的预期范围之内。然而，因为系统100可以是复杂的系统，所以可能会花费很长时间来建立并且完整地确认系统100的物理实施例。此外，有时在某些操作条件和状态中测试系统100也许是不可能的。
[0031]因为有限的资源，所以通常只有有限数量的数据点可以从系统100的仿真或者测量中提取。然而，对于用来确保系统适应其被设计用于的应用的系统验证而言，可能需要在所有可能的变化(例如，输入和系统配置)的空间中检查系统的性能。因此，通过增大系统100的覆盖，元模型可能对模型系统100是有用的。元模型可以是考虑到用于因子的一组值而将唯一值指派给每个响应的多变量函数和/或表达式。在元模型中的每个因子可以具有从最小值到最大值的有限范围，以使得元模型的响应的预测值在有界的多维空间中实现。考虑到包括一组具有从系统100的测量和/或仿真中生成的响应和因子的值的数据点的数据集，计算设备可以通过将用于响应的预测值和响应值之间的误差最小化，为响应估计最佳拟合元模型。这样的误差可以被称为残差，并且检查用于给定数据集的残差的过程可以被称为确认。可以确认最佳拟合的元模型并可以通过估计其用于感兴趣数据点的值来使用该最佳拟合的元模型。
[0032]为了确认可以被分离成组件的系统(诸如系统100)，计算设备可以单独地确认每个组件，并且计算设备可以将确认每个组件的结果合成为元模型。计算设备可以通过将下文描述的一个或者多个操作应用到系统的组件的元模型来确定针对该系统的等效模型。例如，电源单元102、微控制器104、测量单元106、诊断单元108、通信单元110、监督和复位单元112、驱动器单元114和电力开关和保护单元116的每个可以被象征性地描述为单独的元模型，并且这些单独的元模型可以被合成，从而产生象征性地描述E⑶101的元模型。可以将E⑶101的元模型与用于执行器103和电力窗105的元模型一同合成，从而产生象征性地描述系统100的元模型118。
[0033]元模型118可以象征性地关于系统100的性能和/或特性来描述该系统100，并且代表关于感兴趣的空间上的因子的变化的系统100的响应的确定性近似。计算设备可以构建元模型118，并且为了仿真系统100来使用元模型118。例如，计算设备的用户可以使用诸如MATLAB那样的软件应用来构建和生成元模型118。为了生成元模型118，系统100可以在有限的、各种各样的条件下被测试和/或被仿真，从而生成在该各种各样条件上的一组系统100的性能的数据点。例如，系统100的性能可以在有限