一种软件体系结构建模和仿真系统技术方案

技术编号:15329237 阅读:133 留言:0更新日期:2017-05-16 12:57
本发明专利技术公开一种软件体系结构建模和仿真系统,包括:建模模块,用于将输入的软件需求输出为层次化MAS软件模型,该模型作为仿真模块的输入;仿真模块,用于对输入的层次化MAS软件模型进行仿真,从而展示各个agent之间的交互行为。本发明专利技术公开的基于层次化MAS的软件体系结构建模与仿真系统在传统多agent软件体系上新增了层次化的设计模式,以功能为目标将软件功能与外部环境模块于统一架构内,完成了集分布式与集中式控制于一体的可应对动态环境变化的多层次MAS的自适应软件体系结构。

A software architecture modeling and simulation system

The invention discloses a software architecture modeling and simulation system, modeling module, the input output for software requirements into a hierarchical model of MAS software, the simulation model as input module; simulation module for hierarchical MAS software model of input simulation, which shows the interactive behaviors between agent. Software architecture modeling and simulation system based on MAS is disclosed in the traditional agent software system on the new design pattern hierarchy, to function as the goal of the software function and external environment in a unified framework module, completed the adaptive software architecture of distributed and centralized control in one can cope with the dynamic environmental change multi-level MAS.

【技术实现步骤摘要】
一种软件体系结构建模和仿真系统
本专利技术涉及计算机软件建模仿真
,具体涉及一种基于层次化MAS软件体系结构建模和仿真系统。
技术介绍
多agent系统(MAS)是由多个agent组成的集合,他们的目标是要将大而复杂的系统建成由许多小的agent组成,且彼此能够互相通信与协调的易于控制和管理的系统。因此。基于多agent技术在解决复杂软件建模与仿真中发挥了它的优势,尤其在军用软件领域中有着很显著效果。但随着军队信息化程度的不断提高,现今的军用软件越来越智能化,与此同时军用软件本身的高复杂、运行环境的多变、节点的繁多、作战设备的分散等对现代军用软件系统的构建带来了很大的挑战,因此对于传统的多agent系统很难再达到现代军用软件的要求。再加上现代军用软件拥有大量个体行为与其之间的交互,这就大大增加了对这些软件系统行为分析与验证的难度。
技术实现思路
为了解决以上现有技术中存在的问题,本专利技术提出了一种基于层次化MAS软件体系结构的建模与仿真系统,其可以构建出能应对软件复杂多变等特性的自适应软件模型。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种软件体系结构建模和仿真系统,其特征在于,包括:建模模块,用于将输入的软件需求输出为层次化MAS软件模型,该模型作为仿真模块的输入;仿真模块,用于对输入的层次化MAS软件模型进行仿真,从而展示各个agent之间的交互行为。优选地,建模模块包括:形式化建模语言设计单元、多agent行为结构建模单元以及环境建模单元。优选地,形式化建模语言设计单元包括:刻画程序行为的操作语义子单元、刻画不同类型组件子单元、处理时间特征子单元、描述多维度物理信息子单元、刻画基于事件进行交互的表达能力的子单元、具有可组合与可拆分性的子单元。优选地,多agent行为结构建模单元包括agent静态行为模块子单元和agent动态结构模块子单元,其中,所述agent静态行为模块子单元包括将集中控制融于多agent系统的分布系统中具备依赖关系的agent聚集在一起控制,将抽象粒度提高从而从不同抽象层次进行仿真;所述agent动态结构模块子单元包括利用面向对象Petri网OPN建立多agent的交互协议模型,建立自治的和自适应的agent结构模型;利用Petri网及扩展Petri网描述和分析MAS,基于功能与非功能目标对层次化MAS的软件体系结构进行建模,包括软硬件绑定协同化建模,软件调度方案建模;在环境变化时,Petri网描述层次化MAS的软件体系结构的初始化结构及动态行为,多个agent通过相互通信,调整自身行为,动态完成一个或者多个控制任务。优选地,所述环境建模单元用于分析软件系统所依赖的环境条件集,将环境模拟为agent,在环境变化时通过agent的交互调整系统自身行为,动态完成一个或多个控制任务。优选地,所述仿真模块包括可视化动态仿真工具单元、因素控制单元。优选地,所述可视化动态仿真工具单元采用可计算模型应对层次化MAS中的不确定性因素,利用数学模型、行为模型及相关算法的综合集成,实现仿真程序的结构化功能模块,支持定性的或者定量的模型。优选地,所述因素控制单元包括不确定性因素子单元、人机交互子单元以及仿真逻辑子单元。优选地,所述不确定性因素包括随机性、模糊性、信息不完全性、歧义;所述所述人机交互包括推理、学习、自主决策、博弈,所述仿真逻辑的执行步骤包括系统辨识、设计概念模型、进行系统分析并设计模型架构。本专利技术的优点在于:本专利技术公开的基于层次化MAS的软件体系结构建模与仿真系统在传统多agent软件体系上新增了层次化的设计模式,以功能为目标将软件功能与外部环境模块于统一架构内,完成了集分布式与集中式控制于一体的可应对动态环境变化的多层次MAS的自适应软件体系结构。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:图1是本专利技术基于层次化MAS的软件体系结构建模与仿真系统示例图。图2是层次化MAS的模型示例图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。如图1所示,本专利技术公开一种软件体系结构建模和仿真系统100,包括:建模模块110,将输入的软件需求输出层次化MAS软件模型,该模型作为仿真模块的输入;仿真模块120,对输入的层次化MAS软件模型进行仿真,展示各个agent之间的交互行为。其中,建模模块110包括:形式化建模语言设计模块单元、多agent行为结构建模单元(图中未示出)以及环境建模单元(图中未示出)。其中,形式化建模语言设计单元采用严密的数学表达方式与准确的语义解释,对模型进行精确的无二义性的描述。该建模语言的设计具有刻画程序行为的操作语义子单元(对应于图1中的121)、刻画不同类型组件子单元(对应于图1中的112)、处理时间特征子单元(对应于图1中的时间特征111)、描述多维度物理信息子单元(对应于图1中的116)、刻画基于事件进行交互的表达能力的子单元(对应于图1中的115)、以及具有可组合性和可拆分性的子单元(对应于图1中的113)。操作语义刻画程序行为,用解释执行程序的抽象机器定义语言的语义。刻画不同类型组件,根据功能划分的不同,组件包括传感器、控制器、执行器、物理设备等等,例如军用软件所控制的设备都需要许多功能组件,并将它们抽象为agent,对它们进行划分。处理时间特征,层次化MAS软件系统同分布式系统有很多相似之处,每个agent都分布在不同的地方,独自完成各自的任务,同时也能够相互通信、相互协调,因此它们应当具备自己的时间信息。描述多维度物理环境信息,MAS系统中许多agent往往需要收集其所处环境的信息来与其它agent进行交互,所以刻画各类组件所关注的信息是必不可少的。刻画基于事件进行交互,基于事件的交互中隐含着同步,通常情况下,事件接收方等待事件的到来,待事件到来后才执行后续操作。事件的发送是单向的,与接受方的状态无关。事件是广播式的,它允许有多个接收方的存在。这些特点使得基于事件的系统更具灵活性,能够应对MAS系统复杂多变的环境并且能够支持各agent之间的实时互动。可组合与可拆分性,系统的模块化降低了复杂系统设计与实现的难度。因此,设计的建模语言能独立刻画任意一个功能模块,又能刻画各功能模块间的组合。同时复杂多变的环境有时会对某些agent造成一定的干扰,甚至可能还会造成部分功能的失效。因此,设计的建模语言还需要具备可拆分性,以支持层次化MAS模型拆分、模块替换等功能。建模语言的可组合性与可拆分性有助于多agent系统的分布式设计与模块重写,大大提高了这类系统的开发效率。其中,多agent行为结构模块单元包括agent静态行为模块子单元和agent动态结构模块子单元,刻画系统的并发和分布特性。支持层次化agent建模,可进行不同层次的抽象描述,在必要时隐藏某些细节。如本文档来自技高网...
一种软件体系结构建模和仿真系统

【技术保护点】
一种软件体系结构建模和仿真系统,其特征在于,包括:建模模块,用于将输入的软件需求输出为层次化MAS软件模型,该模型作为仿真模块的输入;仿真模块,用于对输入的层次化MAS软件模型进行仿真,从而展示各个agent之间的交互行为。

【技术特征摘要】
1.一种软件体系结构建模和仿真系统,其特征在于,包括:建模模块,用于将输入的软件需求输出为层次化MAS软件模型,该模型作为仿真模块的输入;仿真模块,用于对输入的层次化MAS软件模型进行仿真,从而展示各个agent之间的交互行为。2.根据权利要求1所述的一种软件体系结构建模和仿真系统,其特征在于,建模模块包括:形式化建模语言设计单元、多agent行为结构建模单元以及环境建模单元。3.根据权利要求2所述的一种软件体系结构建模和仿真系统,其特征在于,形式化建模语言设计单元包括:刻画程序行为的操作语义子单元、刻画不同类型组件子单元、处理时间特征子单元、描述多维度物理信息子单元、刻画基于事件进行交互的表达能力的子单元、具有可组合与可拆分性的子单元。4.根据权利要求2所述的一种软件体系结构建模和仿真系统,其特征在于,多agent行为结构建模单元包括agent静态行为模块子单元和agent动态结构模块子单元,其中,所述agent静态行为模块子单元包括将集中控制融于多agent系统的分布系统中具备依赖关系的agent聚集在一起控制,将抽象粒度提高从而从不同抽象层次进行仿真;所述agent动态结构模块子单元包括利用面向对象Petri网OPN建立多agent的交互协议模型,建立自治的和自适应的agent结构模型;利用Petri网及扩展Petri网描述和分析MAS,基于功能与非功能目标对层次化MAS...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄滟鸿施健史建琦方徽星李昂李新何积丰
申请(专利权)人:华东师范大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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