基于组合IIS路径抽取的组合线性混成系统有界可达性分析-中国科学
中国科学: 信息科学 2017 年 第47 卷 第3 期: 288–309
论文
基于组合 路径抽取的组合线性混成系统有界
可达性分析优化
1 1 1,2 1,2 1,2
解定宝 周岳翔 卜磊 王林章 李宣东
1. 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室, 南京 210023
2. 江苏省软件新技术与产业化协同创新中心, 南京 210023
* 通信作者. E-mail: bulei@
收稿日期: 2016–03–02; 接受日期: 2016–05–31; 网络出版日期: 2016–09–14
国家重点基础研究发展计划(973) (批准号: 2014CB340703) 和国家自然科学基金 (批准号: 61561146394,
资助项目
摘要 混成系统是一类同时具有离散和连续行为的复杂系统 被广泛应用于控制系统建模 针对其
安全性需求 对不安全状态进行有界可达性验证 是保障系统安全的重要手段 然而 当前技术所能
处理的问题规模和现实生活里的实际需要尚有一定的距离 特别是组合混成系统由于涉及到各个组
件间的协作与同步 组合状态空间快速爆炸 对其进行验证具有极高的复杂性 为控制问题的复杂
度 一种面向路径的可达性分析方法在前期工作中被提出用来对组合线性混成系统进行有界可达性
分析 该方法通过依次枚举潜在路径并进行验证的方式 有效地提升了所能处理的问题规模 当面对
复杂系统时 上述面向路径的检测方法将会因为待检测路径数量的急剧上升而使得验证效率大幅降
低 这也是模型检验状态空间爆炸问题的一种体现 为解决此问题 本文提出了一种状态空间约减
技术以加速验证过程 当一组路径被判定为不可行时 定位出导致其不可行的原因 得到一个组合
不可行路径片段 由于包含同样片段的组合路径一定不可行 因此在后续的路径遍历里只需要枚举
与检验不包含组合不可行路径片段的路径 从而大幅减少需要检验的路径数量 此外 为了有效地
规避此类组合路径片段 我们设计了一种全新的基于 编码的有界图结构遍历方法 实验表明
该优化技术大幅地提升了面向路径有界可达性分析方法的性能 整体性能也超越了当前最先进的同
类工具
关键词 混成系统 有界模型检验 可达性分析 组合线性混成自动机 可满足性 不可约不可解
子集
引言
混成系统 是一类同时具有离散和连续行为特征的复杂系统 被广泛应用于工业
控制系统的建模 近年来 随着软件失效带来的损失越来越大 人们对于系统的安全性要求越来越高
引用格式 解定宝 周岳翔 卜磊 等 基于组合 路径抽取的组合线性混成系统有界可达性分析优化 中国科学 信息科学
⃝ 《中国科学》杂志社
中国科学: 信息科学 第47 卷 第 3 期
尤其是安全攸关领域 几乎已经到了零容忍的地步 模型检验 是一种可以自动化
发现系统错误的高效方法 其基本思想是遍历系统模型的状态空间 找出所有可能的错误 是保障系
统质量的重要手段 当前 混成自动机 是一种广泛使用的混成系统建模语言 因
此 对混成自动机进行模型检验是相关领域的一个重要问题 由于混成自动机里离散与连续行为的混
杂交织 相应的模型检验问题十分困难 比如 即使是混成自动机的一个相对简单的子类 线性混
