基于PVS对SCADE开发轨交控制系统的形式化建模与验证的开题报告

基于PVS对SCADE开发轨交控制系统的形式化建模与验证的开题报告一、研究背景及意义随着城市化进程的不断加快，城市轨交系统在人们的日常出行中扮演了越来越重要的角色。轨交控制系统作为轨道交通的重要组成部分，其安全性和可靠性一直是轨交系统运营的重要保障。因此，对轨交控制系统的形式化验证至关重要。SCADE（SafetyCriticalApplicationDevelopmentEnvironment）是一种广泛应用于轨交控制系统开发的工具，其强调以可视化的方式来描述、设计和实现安全关键应用程序。然而，只依赖传统的语义解释或经验分析等方法难以保证交通控制系统的安全性和正确性。因此，使用形式化方法来对SCADE开发的轨交控制系统进行形式化建模与验证研究是非常必要的。PVS（PrototypeVerificationSystem）是一个形式化验证系统，它支持各种逻辑和定理证明技术。PVS的主要特点是通过定义严格的语法和语义、建立严格的推理规则以及定义严格的类型系统来对系统进行形式化建模和精确的验证，从而保证了验证结果的准确性和精确性。因此，基于PVS对SCADE开发的轨交控制系统进行形式化建模和验证是非常有意义的。二、研究内容与目标本文旨在研究基于PVS对SCADE开发的轨交控制系统进行形式化建模和验证的方法和技术，主要包括以下内容和目标：1.对SCADE开发的轨交控制系统进行形式化建模与描述首先，需对SCADE开发的轨交控制系统进行形式化建模，明确轨交控制系统中的各个组件、其功能、输入/输出等详细信息，并将其用数学语言进行描述。2.提供基于PVS的轨交控制系统的形式化验证方法其次，需提供基于PVS的轨交控制系统的形式化验证方法，包括定义轨交控制系统的状态、状态转移关系等，并在PVS的环境下建立形式化的验证模型。3.通过PVS工具验证轨交控制系统的正确性和安全性最后，利用PVS工具验证轨交控制系统的问题规约、偏序关系和名字服务等方面的正确性和安全性。三、研究方法本文的研究方法主要针对轨交控制系统的形式化建模与验证展开，采取以下步骤：1.针对SCADE开发的轨交控制系统所用到的语言、规范进行研究，理解其运行逻辑与开发过程。2.学习PVS验证工具的基本原理和使用方法，了解其适用范围和限制，掌握其基本语法和类型系统。3.建立起形式化模型，并基于PVS进行验证，测试等操作。4.结合实际轨交控制系统例子，进行模拟、验证、比较、评估等操作，得到可能的优化方案。四、预期结果预期结果主要包括：1.对SCADE开发的轨交控制系统进行形式化建模，实现对轨交控制系统各个组件、功能、输入/输出等进行数学描述和分析的目的。2.提出了基于PVS的轨交控制系统形式化验证方法，使验证过程更加准确、高效。3.利用PVS工具对轨交控制系统的问题规约、偏序关系和名字服务等方面的正确性和安全性进行验证，确保系统正确性和安全性。4.结合实际例子，探索可能的优化方案。五、进度安排本研究预计的时间安排如下表：|阶段|时间||---|---||研究SCADE开发的轨交控制系统|1个月||系统学习PVS|2个月||完成形式化建模和验证方法的提出|2个月||