信息物理融合系统中软件需求的分析方法研究

发布时间：2017-08-19 15:26

  本文关键词：信息物理融合系统中软件需求的分析方法研究

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【摘要】：信息物理融合系统(CPS)是一种既包含物理实体又包含软件实体、融合物理过程与计算过程的混合系统,它已经成为当今工业信息化发展的新趋势,并将最终改变人与物理世界交互的方式。在信息物理融合系统的运行过程中,软件实体监控物理实体的运行过程,感知物理过程的变化,进而影响物理过程,最终形成一个计算过程和物理过程相互影响的反馈循环。软件实体在该过程中起着感知、分析、控制等作用,是整个系统运行的中枢。因此,分析信息物理融合系统的软件需求,明确构成信息物理融合系统的软件实体及其应承担的任务,对于信息物理融合系统的开发具有重要意义。然而,目前针对信息物理融合系统的软件需求分析仍然缺乏有效的方法。计算过程与物理过程的融合使得信息物理融合系统的软件需求分析成为一个具有挑战性的任务。一方面,CPS的软件需求需要从用户所期望实现的物理实体变化出发,基于对物理实体的性质的认识来进行推理才能得到;另一方面,CPS的软件需求分析已不能将CPS中的软件看成一个整体去描述它的外部行为,而是需要分析CPS应该包含哪些软件实体和物理实体,为什么需要这些实体,它们之间的关系是什么以及每个物理实体所具有的性质和软件实体应具有的行为。此外,物理过程与计算过程的融合使得如何采取一种统一的方式来描述物理实体的性质和软件实体的行为以方便用户需求的满足性验证,也成为必须要考虑的问题。为了解决此问题,提出了一种信息物理融合系统中软件需求的分析方法。本文的主要工作如下:(1)本文结合问题框架方法和面向目标的需求分析方法的优势,提出了一种适合信息物理融合系统的软件需求的分析方法,该方法从用户对信息物理融合系统的需求出发,分析满足用户需求所需要的物理实体、软件实体以及物理实体的性质和软件实体的需求。(2)本文提出基于Alloy来对所建立的信息物理融合系统的模型进行有效性验证,以检测这些实体所构成的信息物理融合系统是否能够满足用户的需求。(3)本文以一个自适应巡航控制系统的实际案例来应用此方法,展示方法的应用过程。
【关键词】：信息物理融合系统 软件需求 面向目标的方法 问题框架方法 Alloy
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP202
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 本文研究工作13-14
• 1.4 全文的组织结构14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 问题框架和面向目标方法的介绍16-24
• 2.1 问题框架方法16-18
• 2.1.1 问题框架方法概述16
• 2.1.2 上下文图16-17
• 2.1.3 问题图17-18
• 2.2 面向目标的方法18-21
• 2.2.1 面向目标的方法概述18-19
• 2.2.2 目标19
• 2.2.3 目标模型图19-21
• 2.3 问题框架和面向目标方法的结合21
• 2.4 本章小结21-24
• 3 形式化建模语言Alloy24-30
• 3.1 Alloy概述24
• 3.2 Logic24-26
• 3.3 Language26-27
• 3.4 Analysis27-28
• 3.5 实例说明28-29
• 3.6 本章小结29-30
• 4 CPS中软件需求的分析方法30-40
• 4.1 方法概述30-31
• 4.2 概念框架31-33
• 4.3 具体过程33-38
• 4.4 本章小结38-40
• 5 案例研究40-54
• 5.1 案例介绍40
• 5.2 案例分析40-53
• 5.2.1 明确用户需求41
• 5.2.2 推理软件需求41-49
• 5.2.3 验证用户需求的可满足性49-53
• 5.3 本章小结53-54
• 6 总结与展望54-56
• 6.1 全文总结54
• 6.2 未来工作展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间发表论文及参加的项目60-61

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本文编号：701484