一种基于统计模型检验的uml活动图评估方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机软件领域，尤其涉及一种基于统计模型检验的UML活动图评估方法。
【背景技术】
[0002]由于UML活动图既有严格的数学表述方式，也有直观的图形表达方式，且有丰富的系统描述手段和系统行为分析技术，UML活动图在系统建模和验证领域都有着广泛的应用，然而UML活动图对于包含时间信息的系统，特别是在运行时间存在误差区间的系统，其描述和验证能力存在缺失和不足。因此，目前亟需一种能在UML活动图的基础上补充时间信息的描述以获得更广泛的评估目标的评估方法。
[0003]为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种基于统计模型检验的UML活动图评估方法。本发明评估方法弥补了目前UML活动图中缺乏时间信息描述的不足，
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种基于统计模型检验的UML活动图评估方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0005]UML活动图建模步骤:根据工程系统逻辑为工程系统建模，以生成相应的UML活动图模型:
[0006]转换规则制定步骤:在所述UML活动图模型和时间自动机模型之间建立转换规则；
[0007]模型转化步骤:将所述UML活动图模型映射成所述时间自动机模型，并在所述时间自动机模型中引入单任务执行时间区间和分布信息；
[0008]评估目标描述步骤:以线性时序逻辑描述覆盖准则，所述覆盖准则包括一个以上评估目标；
[0009]评估执行步骤:利用统计模型检验方法验证所述时间自动机模型满足所述覆盖准则的覆盖率，从而获得评估结果。
[0010]本发明提出的所述的基于统计模型检验的UML活动图评估方法中，所述转换规则包括模型的状态，触发规则和约束条件；所述转换规则用于将所述UML活动图模型所采用的以令牌传递任务触发和实现并发的方式转换为所述时间自动机模型中所采用的以消息传递机制实现各模块间任务触发和并发行为的方式。
[0011]本发明提出的所述的基于统计模型检验的UML活动图评估方法中，在所述模型转化步骤中引入单任务执行时间区间和分布信息的方法包括:
[0012]步骤al:通过实验或规格说明得到所述UML活动图模型中单个任务的执行时间区间和分布信息；
[0013]步骤a2:为所述单个任务设计相应的时间自动机模型；
[0014]步骤a3:在此模型的执行状态中通过配置正太分布为时间误差信息建模，分别维护记录执行期望时间的列表和标准差信息的列表，用于记录每个服务节点的期望和标准差，从而刻画所述执行时间区间和分布信息。
[0015]本发明提出的所述的基于统计模型检验的UML活动图评估方法中，执行时间区间和分布信息的误差分布模型包括正态分布和均勾分布。
[0016]本发明提出的所述的基于统计模型检验的UML活动图评估方法中，在所述评估执行步骤中验证所述时间自动机模型满足所述覆盖准则的覆盖率的方法包括:
[0017]步骤bl:将约束条件刻画为模型检验中的性质；
[0018]步骤b2:通过在模型检验工具中设定参数值，将所述性质由模型检验工具将自动计算所需的仿真次数，通过统计仿真结果获取该性质的通过概率。
[0019]本发明提出的所述的基于统计模型检验的UML活动图评估方法中，在所述步骤b2中，通过设置不确定性、置信区间等信息，获取该性质的通过概率。由于该性质是对约束条件的描述，概率值即得出覆盖率的误差范围。
[0020]本发明的有益效果在于:针对在工业和学术界广泛使用的模型系统UML活动图，本分买那个通过在验证过程中将其转换为时间自动机模型，在模型描述能力上补充了时间建模能力，能对运行时的时间误差进行建模，并在评估阶段能对时间相关准则进行评估，可加强针对UML活动图的评估的能力，扩展评估内容，提升评估质量。
【附图说明】
[0021]图1是本发明基于统计模型检验的UML活动图评估方法的流程图。
[0022]图2是实施例中时间自动机模型的示意图。
【具体实施方式】
[0023]结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
[0024]参见图1，本发明提出了一种基于统计模型检验的UML活动图评估方法，包括如下步骤:
[0025]S1.UML活动图建模步骤:根据工程系统逻辑为工程系统建模，以生成相应的UML活动图模型；
[0026]S2.转换规则制定步骤:在所述UML活动图模型和时间自动机模型之间建立转换规则；
[0027]S3.模型转化步骤:将所述UML活动图模型映射成所述时间自动机模型，并在所述时间自动机模型中引入单任务执行时间区间和分布信息；
[0028]S4.评估目标描述步骤:以线性时序逻辑描述覆盖准则，所述覆盖准则包括一个以上评估目标；
[0029]S5.评估执行步骤:利用统计模型检验方法验证所述时间自动机模型满足所述覆盖准则的覆盖率，从而获得评估结果。以下对于每个步骤进行详细说明。
[0030](UML活动图建模步骤)
[0031]UML活动图建模步骤S11，该步骤中，根据项目实施的阶段顺序以及各个阶段的输出，决定控制流和相应的状态跳转，最终完成工程实现逻辑对应的UML活动图。
[0032](转换规则制定步骤)
[0033]在UML活动图建模步骤Sll完成后，进行转换规则制定步骤S12。该步骤中，本发明采用两个不同模型间元素和行为的对应转换过程。本发明为UML活动图中的每一个任务设计对应的单个时间自动机模型。对于UML活动图中以令牌库实现触发跳转的过程，在时间自动机中本发明采用消息收发机制实现，具体为通过定义单个任务的接收消息数目和发送数目，当消息接收或发送达到设计数目时，进行相应的跳转。由于在UML活动图中存在循环跳转，单个任务在结束时仍回到接收状态，以应对被再次调用；对于UML活动图中的控制流信息，通过在UML活动图中判断条件的前一节点的出口进行分析，以将消息发送至符合条件判断的节点。此外对于UML活动图中一个任务的具体行为，在时间自动机的运行状态，设计相应的