智能居家护理系统的形式化分析与验证

发布时间：2017-05-29 15:00

  本文关键词：智能居家护理系统的形式化分析与验证，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：智能居家护理系统是生命攸关的系统,在部署前保证智能居家护理系统的正确性、安全性等至关重要。目前对系统进行验证主要采用传统检测方法和形式化方法。传统检测方法,如模拟和测试,人力和时间成本高,且不可能遍历所有状态,因此,无法保证系统的正确性、安全性等。形式化方法通过对系统建模,进行形式化描述,实现自动化验证,可以克服传统检测方法的不足。本文针对智能居家护理系统的功能和安全性验证提出了一种形式化分析、验证的方法,旨在发现智能居家护理系统设计缺陷,保证系统正确性、安全性及系统一致性,主要内容如下:首先,在现有研究的基础上提出智能居家护理系统的形式化建模框架,分别从系统环境和系统设计两方面对智能居家护理系统进行形式化建模。其次,提取出智能居家护理系统的关键属性和形式描述模型,根据属性需求对系统进行形式化描述,实现形式化验证,以发现系统设计缺陷,为改进系统设计提供依据。最后,为验证本文方法的可行性、有效性,以一个专为老年痴呆患者设计的智能居家护理系统SHCSFAP为实例,用PAT模型模拟检验工具对该系统进行了形式化建模及验证。实验结果表明本文方法在分析、检验智能居家护理系统方面是有效的。与现有研究相比,本文方法的特点如下:(1)使用STCSP(Stateful Timed CSP)、LTL(Linear Temporal Logic)、PAT工具,实现了智能居家护理系统的自动化验证。(2)由于STCSP语言支持对分层实时系统的建模,可以很好地描述和验证智能居家护理系统的分层、实时特性。(3)提取了智能居家护理系统的关键属性和形式描述模型。
【关键词】：形式化分析 建模 模型检验 智能居家护理系统 STCSP
【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
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外相关研究工作11-13
• 1.3 论文的研究内容及主要工作13-14
• 1.4 论文结构14-16
• 第二章 智能居家护理系统16-22
• 2.1 智能居家护理系统概述16-17
• 2.2 SHCSFAP系统实例17-20
• 2.2.1 SHCSFAP系统概述17-18
• 2.2.2 感知层18
• 2.2.3 中间层18-19
• 2.2.4 应用层19-20
• 2.3 本章小结20-22
• 第三章 相关技术22-32
• 3.1 形式化方法22-25
• 3.1.1 形式化方法概述22
• 3.1.2 形式化方法相关内容22-25
• 3.1.2.1 形式化规约23-24
• 3.1.2.2 形式化验证24-25
• 3.2 STCSP语言25-27
• 3.2.1 STCSP简介25-26
• 3.2.2 STCSP基本语法及语义26-27
• 3.3 线性时序逻辑语言（LTL）27-29
• 3.3.1 LTL简介27
• 3.3.2 LTL语法及语义27-29
• 3.4 PAT工具29-30
• 3.4.1 PAT简介29
• 3.4.2 PAT中LTL的使用29-30
• 3.5 本章小结30-32
• 第四章 智能居家护理系统的形式化建模框架32-40
• 4.1 系统环境模型32-34
• 4.1.1 对用户行为建模32-33
• 4.1.2 对环境实体建模33-34
• 4.1.3 系统环境模型34
• 4.2 系统设计模型34-37
• 4.2.1 感知层的建模34-36
• 4.2.1.1 通信模式的建模34-35
• 4.2.1.2 感知模式的建模35-36
• 4.2.1.3 感知层模型36
• 4.2.2 中间层的建模36-37
• 4.2.3 应用层的建模37
• 4.2.4 系统设计模型37
• 4.3 完整的系统模型37
• 4.4 本章小结37-40
• 第五章 智能居家护理系统的属性提取及建模40-44
• 5.1 智能居家护理系统关键属性40
• 5.2 正确性40-41
• 5.2.1 规则的正确性41
• 5.2.2 服务的正确性41
• 5.3 安全性41-42
• 5.3.1 无死锁性41
• 5.3.2 守护服务41-42
• 5.3.3 服务的有效性42
• 5.4 系统一致性42
• 5.5 本章小结42-44
• 第六章 实验分析44-56
• 6.1 系统模型44-49
• 6.1.1 系统环境建模44-46
• 6.1.2 系统设计建模46-48
• 6.1.2.1 感知层建模46-47
• 6.1.2.2 中间层建模47-48
• 6.1.2.3 应用层建模48
• 6.1.2.4 系统设计模型48
• 6.1.3 完整的系统模型48-49
• 6.2 系统验证49
• 6.2.1 正确性49
• 6.2.2 安全性49
• 6.2.2.1 无死锁性49
• 6.2.2.2 守护服务49
• 6.2.3 系统一致性49
• 6.3 实验结果及分析49-55
• 6.4 本章小结55-56
• 第七章 总结与展望56-58
• 7.1 总结56-57
• 7.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-64
• 攻读学位期间发表的学术论文目录64

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