基于STeC的空天地一体化地球观测的验证与仿真

发布时间：2017-05-24 19:22

  本文关键词：基于STeC的空天地一体化地球观测的验证与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空天地一体化网络是基于空天地异构网络和来自空、天、地面以及海中的节点互连的网络,是安全攸关的系统,网络的可靠性和可信性是非常重要的问题。地球观测任务是基于空天地一体化网络的基础且关键的应用,而基于地球观测应用场景对该网络进行建模、仿真和验证研究则可以帮助确保系统的正确性和可靠性。相对比其他形式化建模语言,STeC语言由于其强调时间、空间及时空一致性信息,使得其更加适合应用于空天地一体化网络中地球观测任务的建模。首先,本文对实时系统规范语言STeC进行适当和必要的领域化,使其可以应用在空天地一体化网络领域中,使用该Domain-STeC完成对系统中两种场景下的地球观测任务的建模。其次,利用模型检测对系统性质进行验证分析。使用STeC工具对模型进行初步检查：包括词法、语法分析、时空一致性分析；并将模型转换成时间自动机模型,在UPPAAL中进行多种性质验证。再次,基于STeC语言和航天仿真工具STK进行二次开发,开发地球观测任务仿真控制工具,该工具除了提供对STK工具的基本控制功能之外,可以将STeC语言翻译成STK控制命令,使用STeC语句实时动态仿真任务中各智能体的行为,并在STK工具中图形化地动态显示任务执行过程。最后,基于STeC语言中的时空点概念引入时空曲线概念,使其能够描述地球观测任务中任务调度相关的区域覆盖问题,并探讨了三种简单情况下的任务的规划调度问题。
【关键词】：空天地一体化网络 地球观测 STeC 建模 验证 仿真
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 主要符号对照表13-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-16
• 1.2 研究现状16-18
• 1.2.1 空天地一体化对地观测研究现状16-17
• 1.2.2 形式化方法研究现状17-18
• 1.3 本文工作与主要贡献18-19
• 1.4 组织结构19-20
• 第二章 预备知识20-25
• 2.1 空天地一体化网络20-22
• 2.2 实时系统规范语言STeC22-23
• 2.3 航天任务仿真工具STK23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 地球观测任务的建模25-33
• 3.1 任务需求描述25-27
• 3.2 STeC语言的领域化27-29
• 3.3 模型的建立29-32
• 3.3.1 场景一29-31
• 3.3.2 场景二31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 模型性质的验证33-45
• 4.1 基于STeC工具的模型检查和初步验证33-35
• 4.1.1 STeC工具介绍33
• 4.1.2 模型语法语义检查33-34
• 4.1.3 模型时空一致性验证34-35
• 4.2 基于UPPAAL工具的模型检测35-44
• 4.2.1 UPPAAL工具简介37
• 4.2.2 STeC模型到时间自动机的转化37-39
• 4.2.3 模型性质验证39-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第五章 地球观测任务的仿真45-61
• 5.1 STK在航天任务仿真中的应用45-46
• 5.2 仿真工具的设计与实现46-56
• 5.2.1 仿真工具的设计47-48
• 5.2.2 仿真工具的实现48-56
• 5.3 工具功能展示56-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 地球观测任务规划61-70
• 6.1 地球观测任务规划问题描述61-63
• 6.2 STeC语言中的时空曲线63-65
• 6.3 基于STeC的地球观测任务规划65-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 总结与展望70-72
• 7.1 论文总结70-71
• 7.2 下一步工作71-72
• 参考文献72-79
• 致谢79-80
• 发表论文和科研情况80

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本文编号：391749