迹的第一个采样点的鲁棒性值，该值是给定 信号和满足系统需求的信号集合的边界之间的距离；具体步骤如下：
[0022] 步骤41)根据步骤1)中的时间范围和原子命题取值范围，用户自己设定一系列有 限的输入信号，每一个时间点即采样点对应一个确定的数值，根据公式P中的时序逻辑操 作符来设定所需的边界值；
[0023] 步骤42)采用从度量时序逻辑公式W的解析树底部向上、从时间轴上的最后一个 采样点j依次向前的顺序来评估各个子公式^的鲁棒性值，具体步骤如下：
[0024] ①当i = n，j = m时，在采样点j上，I^i的鲁棒性值为步骤41)中的边界值，并 将该值存储在计算机内存中；m为采样点的个数；
[0025] ②当I < i < η时，使用采样点子公式Φ i+1的鲁棒性值，在当前采样点j上，当采 样点j对应时间点为t，子公式杓的鲁棒性值等于子公式Φ i+1在[t+a，t+b]时间范围内 所有采样点上的鲁棒性值逻辑合，a和b为用户指定的时间，I < j <m，所述鲁棒性值逻辑 合是指所有鲁棒性值中的最大值；
[0026] 步骤43)当上述过程是在设定的限定时间T之内完成，则将t时间点为0的采 样点的鲁棒性值反馈给用户，抛弃其他所有评估出的鲁棒性值来释放存储空间；当超出设 定的限定时间T，则将Φ 1在所有采样点上的鲁棒性值中最小的鲁棒性值反馈给用户，抛弃 其他所有评估出的鲁棒性值来释放存储空间。
[0027] 有益效果：本发明所述的基于信息物理融合系统的时序逻辑鲁棒性评估方法，将 信息物理融合系统转化成用户定义的满足一定规范的系统模型函数，捕获并抽象物理系统 的动态特性，采用度量时序逻辑来捕获信息物理融合系统的动态行为，从有限轨迹的角度 对其进行验证；运用模型检验技术，使得对信息物理融合系统的验证更加全面。具体来说， 本发明所述的方法有如下的有益效果：
[0028] (1)本发明所述的信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法采用度量时序逻辑 来捕获信息物理融合系统的正确的或者预期的行为，用相应的度量时序逻辑公式供来描述 系统事件的有限状态序列，能够从不同角度来考虑系统的行为特性，使其更加容易理解整 个信息物理融合系统的运作过程。
[0029] (2)本发明所述的信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法采用模型检验技术 验证有限轨迹是否满足给定的度量时序逻辑公式，保证了上述所提出的模型的正确性、可 靠性，为评估时序逻辑鲁棒性提供了模型基础。而且，其判断过程则完全可以由模型检验工 具自动完成，不需要人的参与，提高了验证效率。
[0030] (3)本发明所述的信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法采用自顶向下解析 公式，采用自底向上、从最后采样点到第一个采样点来评估鲁棒性的过程保证了每个子公 式的鲁棒性值是最优解，从而保证了系统鲁棒性值的正确性，减少了评估过程。
[0031] (3)本发明所述的信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法采用度量时序逻 辑，仅仅依据度量时许逻辑公式的大小，实现了线性运行时间和恒定的内存使用，能够节省 内存空间，减少了系统的运行时间并提高了系统的工作效率。
【附图说明】
[0032] 图1是体系结构示意图，
[0033] 图2是基于信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法过程示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面对本发明附图的某些实施例作更详细地描述。
[0035] 根据图1，本发明建立基于度量时序逻辑公式，在本例中设定筛选信号的时间为 τ，考虑轨迹S在采样点j，公式P的鲁棒性值用U4,(W)来表示，设定时序逻辑公式鲁棒性 语义的规范为：
【主权项】
1. 一种基于信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法，其特征在于该方法所包含的 步骤为： 步骤1)建立信息物理融合系统的系统模型 采用度量时序逻辑来描述用户指定的信息物理融合系统正确的或者预期的行为，将信 息物理融合系统转化为满足度量时序逻辑规范的系统模型Σ，用度量时序逻辑公式0来 表示系统事件的有限时间状态序列，所述度量时序逻辑可以用于描述实时系统，设定有限 的原子命题集合AP，定义度量时序逻辑的公式#的形式为：? TI i7 kAphp 1，其中p 是原子命题，P e AP，T是True屯为时序逻辑操作符，在U :中的下标I是在时序逻辑操 作符上的时间域区间，该区间是开区间、闭区间或者半开半闭区间，它的左右端点是正有理 数或者是;所述度量时序逻辑公式所支持的标准化命题的常量和操作为：True、False、 奶λ炉 2、奶v炉2、奶-％、Gp、i7炉、灼C/戒，其中True表示逻辑"真" ；False表示逻辑 "假"；约λ巧表示公式只和公式％逻辑与操作；仍v %表示公式奶和公式％逻辑或操作； 仍-表示公式仍蕴含公式％的操作；表示在所有将来时间，公式口都为真；示 在将来某个时间，公式供为真；辦7必表示该操作在时间点k成立当且仅当存在某个时间点 k' e (k，k+I]，使得&在时间点k'成立，并且0在整个区间[k，k'）均成立； 用集合〇(P)表示原子命题P的集合，其中〇 (/〇 g Y，X为实数集；设置I = [a，b]、集 合O(P)的取值范围、采样点的个数m，其中a和b为用户指定的时间，a < b ; 步骤2)验证模型 步骤21)利用模型检验来对步骤1)中所提出的模型进行验证，用户根据信息物理融合 系统的特性设定要验证的性质，利用模型检验工具去验证该模型是否满足用户所设定的性 质； 步骤22)若模型满足用户所设定的性质，则模型检验结果为"是"并返回给用户，转到 步骤3); 步骤23)若模型不满足用户所设定的性质，则模型检验结果为"否"并返回给用户，给 出违反性质的行为反例，此时，转到步骤1)通过调整时间范围、集合O(P)的取值范围或时 序逻辑操作符，再转到步骤2)进行模型验证，直到模型检验结果返回"是"为止； 所述模型检验是对有穷状态系统的一种形式化确认方法，主要通过显式状态搜索或隐 式不动点计算来验证有穷状态并发系统的模态/命题性质，该方法基本思想是用状态迀移 系统S表示系统的行为，用模态/时序逻辑公式F描述系统的性质，这样"系统是否满足所 期望的性质"就转化为数学问题"状态迀移系统S是否公式F的一个模型"，用公式表示为 SeF? 〇 步骤3)分配子公式 对上述步骤1)中建立的度量时序逻辑公式0从左到右进行描述，分解产生子公式 i是子公式的编号，I < i < η，η是分配出的子公式个数，所述子公式Φ 1是度量时序逻辑 公式，只包含其他子公式和步骤1)中的度量时序逻辑公式所支持的标准化命题的常量和 操作，公式P不断进行分配，直到分解到最简单的子公式为止，最简单的子公式是指只包含 一个原子命题P的度量时序逻辑公式； 步骤4)评估鲁棒性值 用户设定评估鲁棒性值的限定时间T，在该限定时间内利用步骤2)中的子公式^和 系统的时序逻辑规范来评估各个子公式^的鲁棒性值；所述鲁棒性值是指度量时序逻辑 公式^解析树的根节点的子公式Φ i在轨迹的第一个采样点的鲁棒性值，该值是给定信号 和满足系统需求的信号集合的边界之间的距离；具体步骤如下： 步骤41)根据步骤1)中的时间范围和原子命题取值范围，用户自己设定一系列有限的 输入信号，每一个时间点即采样点对应一个确定的数值，根据公式P中的时序逻辑操作符 来设定所需的边界值； 步骤42)采用从度量时序逻辑公式P的解析树底部向上、从时间轴上的最后一个采样 点j依次向前的顺序来评估各个子公式^的鲁棒性值，具体步骤如下： ① 当i = n，j = m时，在采样点j上，I^i的鲁棒性值为步骤41)中的边界值，并将该 值存储在计算机内存中；m为采样点的个数； ② 当I < i < η时，使用采样点子公式Φ i+1的鲁棒性值，在当前采样点j上，当采样点 j对应时间点为t，子公式Φ ^勺鲁棒性值等于子公式Φ i+1在[t+a，t+b]时间范围内所有采 样点上的鲁棒性值逻辑合，a和b为用户指定的时间，I < j <m，所述鲁棒性值逻辑合是指 所有鲁棒性值中的最大值； 步骤43)当上述过程是在设定的限定时间T之内完成，则将叭时间点为O的采样点 的鲁棒性值反馈给用户，抛弃其他所有评估出的鲁棒性值来释放存储空间；当超出设定的 限定时间T，则将！^在所有采样点上的鲁棒性值中最小的鲁棒性值反馈给用户，抛弃其他 所有评估出的鲁棒性值来释放存储空间。
【专利摘要】本发明给出一种信息物理融合系统时序逻辑鲁棒性评估方法，首先，采用一种时序逻辑捕获和抽象信息物理融合系统的动态特性，将信息物理融合系统转化成用户定义的系统模型，采用时序逻辑公式来表示系统的有限轨迹；第二，利用模型检验技术对所建立的模型进行验证，保证了上述模型的正确性，并将系统不满足公式的反例即伪造轨迹反馈给用户；最后，根据系统的轨迹和时序逻辑规范采用优化方法对其进行鲁棒性评估，按照一定的方法流程，设定时间域区间，获得在不同状态序列在不同采样点的鲁棒性值，将最终求出的代表整个系统的鲁棒性值反馈给用户，实现了线性运行时间和恒定的内存使用，能够节省内存空间，减少了系统的运行时间并提高了系统的效率。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104657610
【申请号】CN201510079735
【发明人】陈志 , 曹青竹, 岳文静
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月13日