信息物理融合系統(tǒng)cps的建模方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法及裝置，該方法包括：分析信息物理融合系統(tǒng)CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，N為整數(shù)；分別建立N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型；由上可見，采用本發(fā)明的方法及裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)CPS的建模。
【專利說明】信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著嵌入式計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)、無線傳感技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，深度融合以上各種技術(shù)的信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System, CPS)應(yīng)運(yùn)而生；
[0003]其中，上述CPS在交通管理、電力水利、健康醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防生產(chǎn)等領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用；同時(shí)由于上述領(lǐng)域大多對(duì)實(shí)時(shí)性和安全性等要求較高，因此如何保證CPS的性能成為一個(gè)研究重點(diǎn)；而在現(xiàn)有技術(shù)中，通過對(duì)CPS模型的研究，即可得出CPS的性能；因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，如何對(duì)CPS建模是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CPS的建模。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法，包括:
[0007]分析信息物理融合系統(tǒng)CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，所述N為整數(shù)；
[0008]分別建立所述N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；
[0009]組合所述N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型。
[0010]優(yōu)選的，針對(duì)任一目標(biāo)功能需求，其建立原子服務(wù)模型的過程，包括:
[0011]為所述目標(biāo)功能需求分配唯一的標(biāo)識(shí)符和通信端口 ；
[0012]利用混成自動(dòng)機(jī)模型HA= (Q, X，Init, m, Inv, Jump)對(duì)所述目標(biāo)功能需求進(jìn)行描述；其中，所述Q表示在所述目標(biāo)功能需求中離散狀態(tài)變量的集合；所述X表示在所述目標(biāo)功能需求中連續(xù)狀態(tài)變量的集合；所述Init表示所建立的原子服務(wù)模型的初始狀態(tài)的集合，且;所述m表示在每個(gè)離散狀態(tài)下連續(xù)動(dòng)態(tài)方程的集合；Inv表示每個(gè)離散狀態(tài)的不變集；Jump表不跳轉(zhuǎn)關(guān)系集合；
[0013]利用所述標(biāo)識(shí)符、通信端口和HA建立所述原子服務(wù)模型。
[0014]優(yōu)選的，所述組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型，包括:
[0015]分別將所述N個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f (Si，Pi)=Si+1 ;其中，Si表示任一原子服務(wù)模型的可達(dá)狀態(tài)量，i=l, 2，…，n ；Pi表示任一原子服務(wù)模型的通信端口，i=l, 2，…，n，且i及η均為整數(shù)；
[0016]為所述組合服務(wù)模型分配通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)；其中，所述通信端口為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有通信端口的并集；所述遷移函數(shù)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有遷移函數(shù)的并集；所述服務(wù)狀態(tài)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有服務(wù)狀態(tài)的并集；[0017]利用所述通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立所述組合服務(wù)模型。
[0018]優(yōu)選的，在所述利用所述通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立所述組合服務(wù)模型之后，還包括:設(shè)置所述組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)。
[0019]優(yōu)選的，所述設(shè)置所述組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)之后，還包括:
[0020]當(dāng)所述組合服務(wù)模型的狀態(tài)量Si在遷移函數(shù)及端口 Pi，到達(dá)狀態(tài)量Sj時(shí)，驗(yàn)證所述組合服務(wù)模型內(nèi)的原子服務(wù)模型是否可利用遷移函數(shù)及端口 Pi由狀態(tài)量Si到達(dá)狀態(tài)量Sj ;其中，i及j均為整數(shù)，且所述i不等于j ；
[0021]當(dāng)可到達(dá)時(shí)，判定所述組合服務(wù)模型為正確的。
[0022]一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模裝置，包括:
[0023]分析模塊用于，分析信息物理融合系統(tǒng)CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，所述N為整數(shù)；
[0024]建立模塊用于，分別建立所述N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；
[0025]組合模塊用于，組合所述N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型。
[0026]優(yōu)選的,針對(duì)任一目標(biāo)功能需求,所述建立模塊包括:
[0027]第一分配單元用于，為所述目標(biāo)功能需求分配唯一的標(biāo)識(shí)符和通信端口 ；
[0028]描述單元用于,利用混成自動(dòng)機(jī)模型HA= (Q，X, Init, m, Inv, Jump)對(duì)所述目標(biāo)功能需求進(jìn)行描述；其中，Q表示在所述目標(biāo)功能需求中離散狀態(tài)變量的集合；所述X表示在所述目標(biāo)功能需求中連續(xù)狀態(tài)變量的集合；所述Init表示所建立的原子服務(wù)模型的初始狀態(tài)的集合，且;所述m表示在每個(gè)離散狀態(tài)下連續(xù)動(dòng)態(tài)方程的集合；Inv表示每個(gè)離散狀態(tài)的不變集；Jump表示跳轉(zhuǎn)關(guān)系集合；
[0029]第一建立單元用于，利用所述標(biāo)識(shí)符、通信端口和HA建立所述原子服務(wù)模型。
[0030]優(yōu)選的，所述組合模塊包括:
[0031]第一設(shè)置單元用于，分別將所述N個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f (Si, Pi)=si+1 ;其中，Si表示任一原子服務(wù)模型的可達(dá)狀態(tài)量,i=l, 2，…，n ；Pi表示任一原子服務(wù)模型的通信端口，i=l, 2，…，n，且i及η均為整數(shù)；
[0032]第二分配單元用于，為所述組合服務(wù)模型分配通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)；其中，所述通信端口為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有通信端口的并集；所述遷移函數(shù)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有遷移函數(shù)的并集；所述服務(wù)狀態(tài)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有服務(wù)狀態(tài)的并集；
[0033]第二建立單元用于，利用所述通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立所述組合服務(wù)模型。
[0034]優(yōu)選的，所述組合模塊還包括:
[0035]第二設(shè)置單元用于，設(shè)置所述組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)。
[0036]優(yōu)選的，還包括:
[0037]驗(yàn)證模塊用于，當(dāng)所述組合服務(wù)模型的狀態(tài)量Si在遷移函數(shù)及端口 Pi下，到達(dá)狀態(tài)量Sj時(shí)，驗(yàn)證所述組合服務(wù)模型內(nèi)的原子服務(wù)模型是否可利用遷移函數(shù)及端口 Pi由狀態(tài)量Si到達(dá)狀態(tài)量Sj ;其中，i及j均為整數(shù),且所述i不等于j ；
[0038]判定模塊用于，當(dāng)可到達(dá)時(shí)，判定所述組合服務(wù)模型為正確的。[0039]由上述的技術(shù)方案可以看出，在本發(fā)明實(shí)施例中，首先分析CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，N為整數(shù)；然后分別建立N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；最后組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型；由上可見，采用本發(fā)明的方法及裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)CPS的建模。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模方法的流程圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模方法的又一流程圖；
[0043]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的簡(jiǎn)易的恒溫系統(tǒng)的示意圖；
[0044]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模方法的另一流程圖；
[0045]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模裝置的示意圖；
[0046]圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模裝置的又一示意圖；
[0047]圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模裝置的另一示意圖；
[0048]圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供的CPS的建模裝置的又一示意圖；
[0049]圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的全球定位服務(wù)的建模示意圖；
[0050]圖10為本發(fā)明實(shí)施例所提供的交通信號(hào)燈服務(wù)的建模示意圖；
[0051]圖11為本發(fā)明實(shí)施例所提供的停車場(chǎng)服務(wù)的建模示意圖；
[0052]圖12為本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)時(shí)路況服務(wù)的建模示意圖；
[0053]圖13為本發(fā)明實(shí)施例所提供的危險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)的建模示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0055]本發(fā)明公開了一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法，如圖1所示，該方法至少包括以下步驟:
[0056]Sll:分析CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，N為整數(shù)；
[0057]S12:分別建立N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；
[0058]S13:組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型。
[0059]由上可見，在本發(fā)明實(shí)施例中，首先分析CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；然后分別建立N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；最后組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型；由上可見，采用本發(fā)明的方法及裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)CPS的建模。
[0060]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，針對(duì)任一目標(biāo)功能需求，其建立原子服務(wù)模型的過程，如圖2所示，可包括:[0061]S21:為目標(biāo)功能需求分配唯一的標(biāo)識(shí)符ID和通信端口 port ；[0062]S22:利用混成自動(dòng)機(jī)模型HA=(Q，X，Inv, Jump)對(duì)目標(biāo)功能需求進(jìn)行描述；其中，Q表示在目標(biāo)功能需求中離散狀態(tài)變量的集合，用于描述所建立的原子服務(wù)模型的信息屬性；X表示在目標(biāo)功能需求中連續(xù)狀態(tài)變量的集合，用于描述所建立的原子服務(wù)模型的物理屬性；Init表示所建立的原子服務(wù)模型的初始狀態(tài)的集合，且/McQx.Y仰表示在每個(gè)離散狀態(tài)q e Q下連續(xù)動(dòng)態(tài)方程的集合，且QXX —X ;Inv表示每個(gè)離散狀態(tài)q e Q的不變量，當(dāng)所建立的原子服務(wù)模型在某一個(gè)離散狀態(tài)q e Q下的軌跡脫離不變集時(shí)，其發(fā)生離散遷移，且Q — 2X Jump表示跳轉(zhuǎn)關(guān)系集合，且Jump:QXX — 2QXX ；
[0063]S23:利用標(biāo)識(shí)符、通信端口和HA建立原子服務(wù)模型S ;其中，S=<ID, port, HA> ；
[0064]需要說明的是，由于CPS的設(shè)備大多分布在自然環(huán)境中，通常為資源受限型設(shè)備，因此所提供的服務(wù)大多為原子型服務(wù)；其中，原子服務(wù)是指能完成一定功能，但自身不可分割的服務(wù)，其每個(gè)原子服務(wù)都應(yīng)該具有如下性質(zhì):
[0065](I)擁有唯一的標(biāo)識(shí)符，以區(qū)別系統(tǒng)內(nèi)其他服務(wù)；
[0066](2)擁有各自的物理屬性或信息屬性，并且可以被賦值，因此可以將其定義為一組
變量集合；
[0067](3)擁有一定的功能，如數(shù)值計(jì)算、設(shè)備控制等；
[0068](4)擁有一個(gè)端口，用于其與外界的通信。
[0069]因此，由上可見，可米用本發(fā)明的原子服務(wù)模型S=〈ID, port, HA>可對(duì)CPS的原子服務(wù)進(jìn)行描述。
[0070]同時(shí)，需要說明的是，采用本發(fā)明的方法，對(duì)如圖3所示的一個(gè)簡(jiǎn)易的恒溫系統(tǒng)進(jìn)行建模時(shí)，只需對(duì)兩個(gè)服務(wù)進(jìn)行建模:環(huán)境感知服務(wù)SI和環(huán)境改變服務(wù)S2 ;其中，Q(S1) = Il1,]^ J1 表示低溫狀態(tài),I2 表示高溫狀態(tài),port (S1) = {p1； qj ;Q(S2) = {13，IJ:13表示關(guān)狀態(tài)，I4表示開狀態(tài)，Init(S1)=IInit(S2)=I3t5當(dāng)溫度由狀態(tài)I1改變到I2時(shí)，
(I1, P1) =I2, S2由狀態(tài)I3改變?yōu)镮4進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，f2 (13, P2) =I4 ;而若采用傳統(tǒng)的基于構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法對(duì)上述簡(jiǎn)易的恒溫系統(tǒng)進(jìn)行建模，則需對(duì)溫度感知器、空調(diào)以及周圍環(huán)境實(shí)體進(jìn)行建模。
[0071]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，如圖4所示，上述所有實(shí)施例中的步驟S13可包括:
[0072]S41:分別將N個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f (Si，Pi) =si+1 ;其中，Si表示任一原子服務(wù)模型的可達(dá)狀態(tài)量，i=l, 2，…，n ；Pi表示任一原子服務(wù)模型的通信端口，i=l, 2，…，n，且i及η均為整數(shù)；
[0073]具體的，將每個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f (Si，Pi)=si+1，可保證每個(gè)原子服務(wù)模型的內(nèi)部通信過程為A=S1P1S2PfSnPn;其中4—1 Ρ' >、,.? = 1'2,
[0074]需要說明的是，上述可達(dá)狀態(tài)量為原子服務(wù)模型從其初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列執(zhí)行過程后可到達(dá)的狀態(tài)；
[0075]S42:為原子服務(wù)模型分配通信端口 port、遷移函數(shù)f及服務(wù)狀態(tài)St ;其中，通信端口 port為上述N個(gè)原子服務(wù)模型所有通信端口的并集；遷移函數(shù)為上述N個(gè)原子服務(wù)模型所有遷移函數(shù)的并集；服務(wù)狀態(tài)為N個(gè)原子服務(wù)模型服務(wù)狀態(tài)的并集；
[0076]S43:利用通信端口 port、遷移函數(shù)f及服務(wù)狀態(tài)st建立組合服務(wù)模型CS ;其中,CS (port, f, st) = Y (S1, S2,..., Sn)；[0077]具體的，對(duì)于組合服務(wù)模型CS中的N個(gè)原子服務(wù)模型S1, S2,…，Sn，可定義它們之間的通信通道為Co/?Port，其中，S1.port為服務(wù)Si的端口，且對(duì)于V, = 1，._.，《，都有ICon H S1.port I ( I，即通信通道最多只包含每個(gè)服務(wù)中的一個(gè)端口。
[0078]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，上述所有實(shí)施例中的步驟S43之后，還可包括:
[0079]設(shè)置組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)；
[0080]具體的，在建模時(shí)，可為組合服務(wù)模型定義一個(gè)二元組SyS=〈SSet，Init>，其中，Sset為服務(wù)的集合，Init為組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)；
[0081]更具體的，仍可參見圖3的恒溫系統(tǒng)，可設(shè)定為Sset= (S1, S2}, Init=I1 Λ I3，即系統(tǒng)初始時(shí)處于低溫，且空調(diào)設(shè)備關(guān)閉。
[0082]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，上述所有實(shí)施例中的“設(shè)置組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)”之后，還可包括:
[0083]當(dāng)組合服務(wù)模型的狀態(tài)量Si在利用其遷移函數(shù)f及端口 Pi，到達(dá)狀態(tài)量Sj時(shí)，驗(yàn)證組合服務(wù)模型內(nèi)的原子服務(wù)模型是否可利用自身的遷移函數(shù)及端口 Pi由狀態(tài)量Si到達(dá)狀態(tài)量Sj ;其中，i及j均為整數(shù)，且i不等于j。
[0084]當(dāng)可到達(dá)時(shí)，認(rèn)定組合服務(wù)模型為正確的；
[0085]具體的，可利用下述定理對(duì)上述驗(yàn)證方法進(jìn)行判定:
[0086]定理:對(duì)于組合服務(wù)CS= Y (S1, S2,…，Sn)，它的遷移函數(shù)CS.f是唯一的充分必要條件是對(duì)于Vft e Si，如果CS.f (Si，Pi) =Sj,則有S1.f (Si，Pi) =Sj,且Si的所有不參與此遷移函
數(shù)的狀態(tài)Si都保持不變。
[0087]其中，上述定理的證明如下:
[0088]證明:(必要性)假設(shè)g S1，使得 CS.f (Si, Pi) =Sj,且 S1.f (Si，Pj) Φ Sj,則假設(shè)S1.f (Si, Pi) =sk,其中Si，Sj, Sk是Si的狀態(tài)量，由CS的定義可知S1J [ CSJ，則有CS.f (Si, Pi) =Sk,與CS.f是唯一的矛盾，因此S1.f (Si, Pj) =SjO由性質(zhì)2可知,Si的所有不參與此遷移函數(shù)的狀態(tài)Si都保持不變。
[0089](充分性)假設(shè)存在兩個(gè)遷移函數(shù)CS.f1； CS.f2，則對(duì)于任意狀態(tài)量Si, Sj, Pi若滿足CS.(Si, Pi) =Sj.,則S1.f (Si, Pi) =Sj.,且Si的所有不參與此遷移函數(shù)的狀態(tài)Si都保持不變，則S1.f是確定的，因此CS.f2 (Si, Pi)^.，與性質(zhì)I的遷移函數(shù)唯一性矛盾，因此CS.f是唯一的。
[0090]由上可見，上述定理出了一種判定組合服務(wù)狀態(tài)遷移正確性的方法，如果滿足了上述定理的充分條件，即可保證上述組合服務(wù)模型的遷移函數(shù)為唯一的，從而可判定所建立的組合服務(wù)模型為正確的。
[0091]本發(fā)明還公開了一種與上述方法相對(duì)應(yīng)的信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模裝置，如圖5所示，可包括:
[0092]分析模塊51用于，分析CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，N為整數(shù)；
[0093]建立模塊52用于，分別建立N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；
[0094]組合模塊53用于，組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型；
[0095]由上可見，在本發(fā)明實(shí)施例中，首先分析CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；然后分別建立N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型；最后組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型；由上可見，采用本發(fā)明的方法及裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)CPS的建模。[0096]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，針對(duì)任一目標(biāo)功能需求，如圖6所示，其建立模塊52可包括:[0097]第一分配單元61用于，為目標(biāo)功能需求分配唯一的標(biāo)識(shí)符和通信端口 ；
[0098]描述單元62用于，利用混成自動(dòng)機(jī)模型HA=(Q, X，Init, m, Inv, Jump)對(duì)目標(biāo)功能需求進(jìn)行描述；其中，Q表示在目標(biāo)功能需求中離散狀態(tài)變量的集合；X表示在目標(biāo)功能需求中連續(xù)狀態(tài)變量的集合；Init表示所建立的原子服務(wù)模型的初始狀態(tài)的集合，且Init ；m表示在每個(gè)離散狀態(tài)q e Q下連續(xù)動(dòng)態(tài)方程的集合；Inv表示每個(gè)離散狀態(tài)q e Q的不變集；Jump表示跳轉(zhuǎn)關(guān)系集合；
[0099]第一建立單元63用于，利用標(biāo)識(shí)符、通信端口和HA建立原子服務(wù)模型。
[0100]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，如圖7所示，上述所有實(shí)施例中的組合模塊53可包括:
[0101]第一設(shè)置單元71用于，分別將N個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f (Si，Pi)=si+1 ；其中，Si表示任一原子服務(wù)模型的可達(dá)狀態(tài)量，i=l, 2，…，n ；Pi表示任一原子服務(wù)模型的通信端口，i=l, 2，…，n，且i及η均為整數(shù)；
[0102]第二分配單元72用于，為組合服務(wù)模型分配通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)；其中，通信端口為N個(gè)原子服務(wù)模型所有通信端口的并集；遷移函數(shù)為N個(gè)原子服務(wù)模型所有遷移函數(shù)的并集；服務(wù)狀態(tài)為N個(gè)原子服務(wù)模型所有服務(wù)狀態(tài)的并集；
[0103]第二建立單元73用于，利用通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立組合服務(wù)模型。
[0104]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，上述所有實(shí)施例中的組合模塊53還可包括:
[0105]第二設(shè)置單元74用于，設(shè)置組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)。
[0106]在本發(fā)明其它實(shí)施例中，如圖8所示，上述所有實(shí)施例中的裝置，還可包括:
[0107]驗(yàn)證模塊81用于，當(dāng)組合服務(wù)模型的狀態(tài)量Si在遷移函數(shù)及端口 Pi下，到達(dá)狀態(tài)量Sj時(shí)，驗(yàn)證組合服務(wù)模型內(nèi)的原子服務(wù)模型是否可利用遷移函數(shù)及端口 Pi由狀態(tài)量Si到達(dá)狀態(tài)量;其中，i及j均為整數(shù)，且i不等于j ;
[0108]判定模塊82用于，當(dāng)可到達(dá)時(shí)，判定組合服務(wù)模型為正確的。
[0109]對(duì)于分析模塊51、建立模塊52及組合模塊53的各細(xì)化功能可參見上述方法的記載，在此不再贅述。
[0110]在本發(fā)明中，可以智能交通管理為例，具體說明本發(fā)明所提供的建模過程:
[0111]假設(shè)一個(gè)交通管理系統(tǒng)主要提供的功能為:全球定位服務(wù)，該服務(wù)每隔一個(gè)時(shí)間段獲取系統(tǒng)各構(gòu)件的地理位置信息，是后續(xù)服務(wù)的基礎(chǔ)；交通信號(hào)燈服務(wù)，當(dāng)信號(hào)燈變?yōu)榧t燈時(shí)，提醒停車線前第一輛車進(jìn)行減速行駛；停車場(chǎng)服務(wù)，每隔一個(gè)時(shí)間段獲取停車場(chǎng)的車位信息，并發(fā)送給朝停車場(chǎng)方向開來的車輛或者咨詢?cè)撏＼噲?chǎng)信息的車輛；實(shí)時(shí)路況服務(wù)，將路況的實(shí)時(shí)信息(如道路擁堵狀況、路面狀況以及天氣狀況等)反饋給行駛中的車輛；危險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)，主要提供危險(xiǎn)情況時(shí)的預(yù)警服務(wù)，包括前方車輛的緊急剎車、路人橫穿馬路以及特殊情況等。各服務(wù)的建模過程如下:
[0112]全球定位服務(wù)GPS_Service=〈GSid, port, (period, longitude, latitude) >,其中GSid為該服務(wù)的標(biāo)識(shí)符，GPS_SerVice只有一個(gè)端口 port，用于服務(wù)向外界提供位置信息，GPS_Service的變量有兩個(gè),服務(wù)周期period和位置信息longitude, latitude,用于每隔一個(gè)周期傳送一次位置信息，初始時(shí)port=off,在每個(gè)周期時(shí)間點(diǎn)時(shí)，port=on,如圖9所示[0113]交通信號(hào)燈服務(wù)L_S=〈LSid, port, (period, red, yel, blue, f) >,其中 LSid 為該服務(wù)的標(biāo)識(shí)符，port為L(zhǎng)_S的端口，用于向外界發(fā)送信息，L_S有兩組變量:連續(xù)變量period用于表示服務(wù)周期，離散變量(red，yel，blue)用于表示服務(wù)的狀態(tài)，以及變遷函數(shù)f:redXperiod — blue, blue Xperiod — yel, yel Xperiod — red,用于表不服務(wù)狀態(tài)在每個(gè)周期內(nèi)的轉(zhuǎn)換，如圖10所示。
[0114]停車場(chǎng)服務(wù)P_S=〈PSid, port, (total, rest, f) >,其中 PSid 為服務(wù)的標(biāo)識(shí)符,port為P_s的端口，用于向外界提供服務(wù)，P_s包含兩組變量total用于記錄停車場(chǎng)總車位數(shù)，rest用于記錄剩余車位數(shù)，遷移函數(shù)表示當(dāng)有車輛進(jìn)入或離開停車場(chǎng)時(shí)車位的變化情況f:rest — rest+1;rest — rest-1,如圖 11 所不。
[0115]實(shí)時(shí)路況服務(wù)I_S=〈ISid, port, (status, isbusy, weather) >,其中 ISid 是該服務(wù)的標(biāo)識(shí)符，port是服務(wù)的端口，用于和外界進(jìn)行交互，(status, isbusy, weather)分別表示實(shí)時(shí)路況信息、道路擁擠狀況以及天氣，如圖12所示。
[0116]危險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)W_S=〈WSid, port, (warning, guard) >其中WSid為該服務(wù)的標(biāo)識(shí)符，port為服務(wù)的端口，用于與外界信息的交互，服務(wù)包含兩個(gè)變量:警報(bào)warning和判定公式guard,初始時(shí)port=off, warning=false,當(dāng)滿足判定公式guard時(shí)，port=on, warning=true,如圖 13 所不。
[0117]該智能交通系統(tǒng)的組合服務(wù)模型為CS=Y (GPS_Service, L_S, P_S, I_S, ff_S),對(duì)于該模型驗(yàn)證的一條重要性質(zhì)是系統(tǒng)運(yùn)行過程不會(huì)出現(xiàn)死鎖，該性質(zhì)可以表述為V^lOtdeadlock,將此公式輸入到UPPAAL的驗(yàn)證器中，驗(yàn)證結(jié)果是性質(zhì)滿足,說明智能交通系統(tǒng)的組合服務(wù)可以正確運(yùn)行。
[0118]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技`術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模方法，其特征在于，包括: 分析信息物理融合系統(tǒng)CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，所述N為整數(shù)； 分別建立所述N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型； 組合所述N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，針對(duì)任一目標(biāo)功能需求，其建立原子服務(wù)模型的過程，包括: 為所述目標(biāo)功能需求分配唯一的標(biāo)識(shí)符和通信端口 ； 利用混成自動(dòng)機(jī)模型HA= (Q, X，Init, m, Inv, Jump)對(duì)所述目標(biāo)功能需求進(jìn)行描述；其中，所述Q表示在所述目標(biāo)功能需求中離散狀態(tài)變量的集合；所述X表示在所述目標(biāo)功能需求中連續(xù)狀態(tài)變量的集合；所述Init表示所建立的原子服務(wù)模型的初始狀態(tài)的集合，且InitczQxX ;所述m表示在每個(gè)離散狀態(tài)下連續(xù)動(dòng)態(tài)方程的集合；Inv表示每個(gè)離散狀態(tài)的不變集；Jump表不跳轉(zhuǎn)關(guān)系集合； 利用所述標(biāo)識(shí)符、通信端口和HA建立所述原子服務(wù)模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述組合N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型，包括: 分別將所述N個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f(Si，Pi)=Si+1 ;其中，Si表示任一原子服務(wù)模型的可達(dá)狀態(tài)量，i=l，2，…，n;Pi表示任一原子服務(wù)模型的通信端口，?=1，2，...，η，且i及η均為整數(shù)； 為所述組合服務(wù)模型分配通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)；其中，所述通信端口為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有通信端口的并集；所述遷移函數(shù)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有遷移函數(shù)的并集；所述服務(wù)狀態(tài)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有服務(wù)狀態(tài)的并集； 利用所述通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立所述組合服務(wù)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述利用所述通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立所述組合服務(wù)模型之后，還包括:設(shè)置所述組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置所述組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)之后，還包括: 當(dāng)所述組合服務(wù)模型的狀態(tài)量Si在遷移函數(shù)及端口 Pi,到達(dá)狀態(tài)量Sj時(shí)，驗(yàn)證所述組合服務(wù)模型內(nèi)的原子服務(wù)模型是否可利用遷移函數(shù)及端口 Pi由狀態(tài)量Si到達(dá)狀態(tài)量Sj ;其中，i及j均為整數(shù)，且所述i不等于j ； 當(dāng)可到達(dá)時(shí)，判定所述組合服務(wù)模型為正確的。
6.一種信息物理融合系統(tǒng)CPS的建模裝置，其特征在于，包括: 分析模塊用于，分析信息物理融合系統(tǒng)CPS的功能需求，獲得N個(gè)目標(biāo)功能需求；其中，所述N為整數(shù)； 建立模塊用于，分別建立所述N個(gè)目標(biāo)功能需求的N個(gè)原子服務(wù)模型； 組合模塊用于，組合所述N個(gè)原子服務(wù)模型，獲得組合服務(wù)模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，針對(duì)任一目標(biāo)功能需求，所述建立模塊包括: 第一分配單元用于，為所述目標(biāo)功能需求分配唯一的標(biāo)識(shí)符和通信端口 ； 描述單元用于，利用混成自動(dòng)機(jī)模型HA= (Q, X，Init, m, Inv, Jump)對(duì)所述目標(biāo)功能需求進(jìn)行描述；其中，Q表示在所述目標(biāo)功能需求中離散狀態(tài)變量的集合；所述X表示在所述目標(biāo)功能需求中連續(xù)狀態(tài)變量的集合；所述Init表示所建立的原子服務(wù)模型的初始狀態(tài)的集合，且;所述m表示在每個(gè)離散狀態(tài)下連續(xù)動(dòng)態(tài)方程的集合；Inv表示每個(gè)離散狀態(tài)的不變集；Jump表示跳轉(zhuǎn)關(guān)系集合； 第一建立單元用于，利用所述標(biāo)識(shí)符、通信端口和HA建立所述原子服務(wù)模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述組合模塊包括: 第一設(shè)置單元用于，分別將所述N個(gè)原子服務(wù)模型的遷移函數(shù)設(shè)置為f(Si，Pi)=Si+1 ;其中，Si表示任一原子服務(wù)模型的可達(dá)狀態(tài)量，i=l, 2，…，n ；Pi表示任一原子服務(wù)模型的通信端口，i=l, 2，…，n，且i及η均為整數(shù)； 第二分配單元用于，為所述組合服務(wù)模型分配通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)；其中，所述通信端口為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有通信端口的并集；所述遷移函數(shù)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有遷移函數(shù)的并集；所述服務(wù)狀態(tài)為所述N個(gè)原子服務(wù)模型所有服務(wù)狀態(tài)的并集； 第二建立單元用于，利用所述通信端口、遷移函數(shù)及服務(wù)狀態(tài)建立所述組合服務(wù)模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述組合模塊還包括: 第二設(shè)置單元用于，設(shè)置所述組合服務(wù)模型的初始狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括: 驗(yàn)證模塊用于，當(dāng)所述組合服務(wù)模型的狀態(tài)量Si在遷移函數(shù)及端口 Pi下，到達(dá)狀態(tài)量Sj時(shí)，驗(yàn)證所述組合服務(wù)模型內(nèi)的原子服務(wù)模型是否可利用遷移函數(shù)及端口 Pi由狀態(tài)量Si到達(dá)狀態(tài)量;其中，i及j均為整數(shù)，且`所述i不等于j; 判定模塊用于，當(dāng)可到達(dá)時(shí)，判定所述組合服務(wù)模型為正確的。
【文檔編號(hào)】G08G1/00GK103678834SQ201410006569
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】張廣泉, 張建寧, 戎玫, 魏慧 , 顧玉磊, 徐成凱 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)