一种基于ＡＡＤＬ描述的可靠性模型向ＧＳＰＮ模型的转换方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ＡＡＤＬ描述的可靠性模型向ＧＳＰＮ模型的转换方法，其特征在于：将基本错误模型元素转换为ＧＳＰＮ模型中的基本元素；对描述构件向外传播错误的Ｏｕｔ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则进行转换，以及对描述构件接收错误传播的Ｉｎ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则进行转换；根据错误模型中定义的基本依赖关系元素的交互，对高级依赖关系元素进行转换，向系统的ＧＳＰＮ模型中添加弧基本元素，得到具有高级依赖关系的系统的ＧＳＰＮ模型；将Ｏｕｔ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则转换得到的位置中的标识清空，得到优化的系统的ＧＳＰＮ模型。本发明专利技术细化了基于ＧＳＰＮ模型元素建立ＡＡＤＬ可靠性计算模型的方法和机制，实现了ＡＡＤＬ模型元素转换到ＧＳＰＮ可靠性模型元素之间的一一对应关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于AADL描述的可靠性模型向GSPN模型的转换方法，涉及嵌入 式软件应用中AADL可靠性模型向可计算模型的转换方法。
技术介绍
为了满足开发新型的嵌入式系统的需求，美国自动化工程师协会发布了航空标准 AS5506——架构分析与设计语 目(Architecture Analysis and Design Language，AADL)。 AADL对基于模型的分析和复杂实时嵌入式系统的描述有很好的支持，通过构件以及构件 间的交互、软件构件、硬件构件和系统构件的绑定，对实时高可靠嵌入式系统进行描述与分 析；并基于系统的交互模型对系统非功能属性进行分析与评估，如果AADL模型不能满足非 功能属性的需求，那么可以在架构这一级别对系统进行重新设计和构造，使得最终满足可 靠性的要求。AADL模型包括AADL架构模型和AADL错误模型。AADL错误模型是为AADL进行 可靠性建模而补充开发的。以AADL架构模型和AADL错误模型为中心，就可以建立系统的 AADL可靠性模型。在可靠性模型中，构件的错误模型是一个随机自动机，而此随机自动机的 组成规则依赖于在结构中声明的可能发生的错误传输和错误行为管理。但是，利用AADL错 误模型虽然可以对AADL系统架构进行可靠性建模，但所建的模型只描述了一个静态的系 统模型。为了对AADL系统架构模型进行可靠性分析和验证，需要对AADL系统架构可靠性 模型中系统构件间的动态交互行为进行描述。随机Petri网通过在Petri网中引入时间参数扩充了其描述功能。随机Petri网 作为网状结构的信息流，以研究模型系统的组织结构和动态行为为目标，关注系统中可能 发生的各种状态变化以及变化之间的关系。目前，针对随机Petri网的研究较成熟，不仅有 坚实的数学基础也有相当数量的分析软件。而且，各种改进的随机Petri网模型不断地被 提出并应用于系统的可靠性分析当中。结合AADL描述嵌入式系统的特征，以及随机petri 网元素的意义，AADL模型中的每个构件的状态以及状态间的变迁可以使用位置和迁移来表 示。因此可以将AADL模型转换为随机Petri网进行分析。考虑到在系统规模比较大的情 况下，会出现状态空间爆炸的问题，选择把模型转换到广义随机Petri网模型。广义随机Petri网(GSPN)是对随机Petri网的一种扩充，主要表现在将迁移分为 两类时间迁移和瞬时迁移。其中，时间迁移与指数分布的实施延时相关联，而瞬时迁移的 延时为零，它与随机开关相关联，瞬时迁移的优先级高于时间迁移，即如果瞬时迁移和时间 迁移同时可实施，一定是瞬时迁移实施。瞬时迁移产生的标识是消失标识，是要消去的，即 不在状态空间构成的可达图中出现，这样就对系统模型的状态空间爆炸问题起到了一定的 缓解作用。目前有一些关于从AADL可靠性模型向GSPN可靠性计算模型的转换理论，通 过这些理论分析，可以实现基本错误模型元素、基本依赖关系元素(Out-propagation、 In-propagation以及两者间的交互)以及高级依赖关系元素(Guard_In、Guard_0ut)向GSPN可靠性计算模型的转换。然而，之前的研究在实现AADL元素向GSPN模型转换 时，主要采用了应用实例的方式对这些元素进行描述，而且在实现依赖关系元素(如 Out-In-propagation、Guard_In、Guard_0ut)向GSPN模型元素转换时，没有把依赖关系元 素和GSPN模型元素实现清晰的对应，这样给设计基于AADL模型的系统可靠性分析评估自 动化工具带来了许多挑战。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种基于AADL描述的可靠性模型向 GSPN模型的转换方法，细化了基于GSPN模型元素建立AADL可靠性计算模型的方法和机制， 实现了 AADL模型元素转换到GSPN可靠性模型元素之间的一一对应关系。技术方案一种基于AADL描述的可靠性模型向GSPN模型的转换方法，其特征在于步骤如 下步骤1 将基本错误模型元素转换为GSPN模型中的基本元素，得到构件的基本 GSPN模型，所述转换规则如下将错误状态转换为位置；将初始错误状态转换为带标识的位置；根据错误事件发生服从泊松分布或者是固定概率分布的情况，分别将其转换为时 间迁移和瞬时迁移两种，其中迁移的时间参数和错误事件的参数相同；将错误状态间的变迁转换为位置到迁移的弧和迁移到位置的弧；步骤2 根据构件向外错误传播分布规律的不同，对描述构件向外传播错误的 Out-propagation规则进行转换，以及对描述构件接收错误传播的In-propagation规则进 行转换，实现了对基本依赖关系元素的转换，得到了每个构件的GSPN模型；根据构件向外错误传播分布规律的不同，对描述构件向外传播错误的 Out-propagation规则进行转换为以下2种服从泊松分布时，向构件的基本GSPN模型中添加两个基本元素时间迁移和位 置；然后采用单向弧连接时间迁移到位置，采用禁止弧连接位置到时间迁移，采用单向弧 连接构件对应的初始错误状态到时间迁移，单向弧连接时间迁移到构件对应的目的错误状 态；记录下位置的错误源是构件的初始错误状态；服从固定概率分布时，向构件的基本GSPN模型中添加两个瞬时迁移基本元素 prop和Notprop ；两个位置基本元素Outprop和NotOutprop ；然后采用单向弧连接prop到 Outprop，单向弧连接Notprop到NotOutprop ；采用禁止弧连接Outprop到prop，禁止弧连 接 NotOutprop 至Ij Notprop ；采用禁止弧连接 Outprop 至Ij Notprop,禁止弧连接 NotOutprop 到prop ；采用单向弧连接构件对应的初始错误状态到瞬时迁移prop，单向弧连接瞬时迁 移prop到构件对应的目的错误状态；采用双向弧连接构件的错误初始状态到瞬时迁移 Notprop ；所述Outprop和prop表示发生错误传播的位置和瞬时迁移；所述NotOutprop和 Notprop表示不发生错误传播的位置和瞬时迁移；记录下发生错误传播的位置和不发生错 误传播的位置的错误源都是构件的初始错误状态；对描述构件接收错误传播的In-propagation规则进行转换向构件的基本GSPN 模型中添加一个瞬时迁移基本元素，采用单向弧连接构件对应的初始错误状态到瞬时迁 移，单向弧连接瞬时迁移到构件对应的目的错误状态；步骤3 根据错误模型中定义的基本依赖关系元素的交互，向构件的GSPN模型间 添加双向弧基本元素，采用双向弧连接发生错误传播的位置到瞬时迁移，得到具有基本依 赖关系的、实现了构件间交互的系统的GSPN模型；记录下发生错误传播的位置的接收源是 与该瞬时迁移连接的构件的初始错误状态，不发生错误传播的位置没有接收源；步骤4 对高级依赖关系元素进行转换，向系统的GSPN模型中添加弧基本元素，得 到具有高级依赖关系的系统的GSPN模型采用弧连接位置到Guard_0ut规则所应用的迁移根据Guard_0ut规则中when语 句中的条件逻辑表达式，若表达式中的变量为stateorpropagation的形式，采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＡＡＤＬ描述的可靠性模型向ＧＳＰＮ模型的转换方法，其特征在于步骤如下：步骤１：将基本错误模型元素转换为ＧＳＰＮ模型中的基本元素，得到构件的基本ＧＳＰＮ模型，所述转换规则如下：将错误状态转换为位置；将初始错误状态转换为带标识的位置；根据错误事件发生服从泊松分布或者是固定概率分布的情况，分别将其转换为时间迁移和瞬时迁移两种，其中迁移的时间参数和错误事件的参数相同；将错误状态间的变迁转换为位置到迁移的弧和迁移到位置的弧；步骤２：根据构件向外错误传播分布规律的不同，对描述构件向外传播错误的Ｏｕｔ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则进行转换，以及对描述构件接收错误传播的Ｉｎ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则进行转换，实现了对基本依赖关系元素的转换，得到了每个构件的ＧＳＰＮ模型；根据构件向外错误传播分布规律的不同，对描述构件向外传播错误的Ｏｕｔ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则进行转换为以下２种：服从泊松分布时，向构件的基本ＧＳＰＮ模型中添加两个基本元素：时间迁移和位置；然后采用单向弧连接时间迁移到位置，采用禁止弧连接位置到时间迁移，采用单向弧连接构件对应的初始错误状态到时间迁移，单向弧连接时间迁移到构件对应的目的错误状态；记录下位置的错误源是构件的初始错误状态；服从固定概率分布时，向构件的基本ＧＳＰＮ模型中添加两个瞬时迁移基本元素：ｐｒｏｐ和Ｎｏｔｐｒｏｐ；两个位置基本元素：Ｏｕｔｐｒｏｐ和ＮｏｔＯｕｔｐｒｏｐ；然后采用单向弧连接ｐｒｏｐ到Ｏｕｔｐｒｏｐ，单向弧连接Ｎｏｔｐｒｏｐ到ＮｏｔＯｕｔｐｒｏｐ；采用禁止弧连接Ｏｕｔｐｒｏｐ到ｐｒｏｐ，禁止弧连接ＮｏｔＯｕｔｐｒｏｐ到Ｎｏｔｐｒｏｐ；采用禁止弧连接Ｏｕｔｐｒｏｐ到Ｎｏｔｐｒｏｐ，禁止弧连接ＮｏｔＯｕｔｐｒｏｐ到ｐｒｏｐ；采用单向弧连接构件对应的初始错误状态到瞬时迁移ｐｒｏｐ，单向弧连接瞬时迁移ｐｒｏｐ到构件对应的目的错误状态；采用双向弧连接构件的错误初始状态到瞬时迁移Ｎｏｔｐｒｏｐ；所述Ｏｕｔｐｒｏｐ和ｐｒｏｐ表示发生错误传播的位置和瞬时迁移；所述ＮｏｔＯｕｔｐｒｏｐ和Ｎｏｔｐｒｏｐ表示不发生错误传播的位置和瞬时迁移；记录下发生错误传播的位置和不发生错误传播的位置的错误源都是构件的初始错误状态；对描述构件接收错误传播的Ｉｎ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ规则进行转换：向构件的基本ＧＳＰＮ模型中添加一个瞬时迁移基本元素，采用单向弧连接构件对应的初始错误状态到瞬时迁移，单向弧连接瞬时迁移到...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，畅绍枫，周兴社，董云卫，王广仁，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]