基于PAT工具的智能家居平台形式化分析与检验

发布时间：2017-03-21 14:15

  本文关键词：基于PAT工具的智能家居平台形式化分析与检验，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：形式化方法是建立在严密数学逻辑基础上的系统研究方法,其严谨、精确的特性适合发现系统设计与开发过程中并发性、安全性等方面的问题。PAT(Process Analysis Toolkit)平台是功能较为全面、易于使用的形式化建模与自动检验工具,已成功对特定的智能家居复合行为进行建模和验证,发现和改善了智能家居系统中的潜在错误和不足,但还未形成智能家居系统形式化验证的描述和验证一般模型。智能家居平台是指将智能设备、控制程序、操作系统等复合成为用户提供服务的综合系统,其设备异构性与安全重要性对平台的运行正确性、安全性等提出了严苛的要求,如何高效检测运行规则异常和安全缺陷也成为亟待解决的问题。针对以上问题,本文提出一种描述智能家居平台的形式化模型,通过对平台整体及各模块的形式化建模,用PAT工具对系统的功能和相关特性进行验证,发现潜在的异常与冲突,为改进系统提供依据。实验表明该模型能够有效地对智能家居平台进行特性模拟,并结合PAT平台对系统进行检验。本文主要内容包括以下几个部分:分析智能家居平台构成中的各组成部分(控制程序、设备控制框架、通用数据库、智能设备),明确其功能和结构特性以及通信控制方法,提出智能家居平台架构模型;结合实际应用中平台所应具备的性质,确定系统需求。给出智能家居平台模型的形式化定义,实现对智能家居平台的模型描述,包括平台各模块及其并行通信的模型描述。结合应用场景对系统需求进行说明,明确智能家居平台所需检验的相关特性,并使用形式化语言对特性进行准确描述。在PAT平台上对智能家居平台模型进行形式化检验,实验包括对平台对象和平台运行过程两方面的检验与改进,实验表明,借助于PAT工具可以高效地对智能家居平台进行正确性和实用性的验证。
【关键词】：智能家居 架构模型 形式化方法 性质检验
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TU855
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究现状11-14
• 1.3 研究内容14-15
• 1.4 论文结构15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 相关背景介绍16-26
• 2.1 物联网技术的应用16
• 2.2 智能家居16-18
• 2.3 智能家居平台18
• 2.4 智能家居平台的检验方法18-20
• 2.5 形式化方法20-24
• 2.5.1 形式化方法简述20
• 2.5.2 形式化方法的发展过程20-21
• 2.5.3 形式化方法的研究内容及分类21-22
• 2.5.4 PAT平台与CSP#建模语言22-24
• 2.6 本章小结24-26
• 第三章 智能家居平台分析与设计26-36
• 3.1 智能家居平台需求分析26-29
• 3.1.1 平台需求描述26-28
• 3.1.2 核心需求确定与分类28-29
• 3.2 智能家居平台组件设计29-34
• 3.2.1 控制程序30
• 3.2.2 设备控制框架30-32
• 3.2.3 通用数据库32-33
• 3.2.4 智能设备33-34
• 3.3 智能家居平台系统架构设计34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 形式化定义与建模36-50
• 4.1 形式化定义36-42
• 4.1.1 控制程序模块36-38
• 4.1.2 设备控制框架模块38-40
• 4.1.3 通用数据库模块40-41
• 4.1.4 设备模块41
• 4.1.5 智能家居平台形式化定义41-42
• 4.2 形式化建模42-48
• 4.2.1 CSP#建模43-46
• 4.2.2 断言设计46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第五章 模型实现与实验验证50-62
• 5.1 实验环境50
• 5.2 模型简述50-60
• 5.2.1 对象建模实验50-56
• 5.2.2 过程建模实验56-60
• 5.3 结果分析60-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 论文总结与意义62-63
• 6.2 研究展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读学位期间发表的学术论文目录70

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