[發明專利]一種具有故障預測能力的時序屬性監控方法

有效

• 申請號: 201310092085.6
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103186451A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 董威;王戟;趙常智;文艷軍;陳振邦;陳立前;劉萬偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

1.一種具有故障預測能力的時序屬性監控方法，其特征在于，步驟為：

（1）插裝；在編譯目標程序時實現，根據修改的編譯規則向受控程序中插入代碼，并生成相應的信息處理單元；插裝的任務是基于相應的編譯機制，通過編寫的監控腳本自動產生插裝數據和事件識別器，并根據實現系統控制的模型，在代碼實現的適當位置自動插入額外的事件執行條件代碼，生成相應的調節器；

（2）預測監控器的產生；采用LTL到Büchi自動機的構造方法，生成監控器；

（3）運行時部分模型產生；

（4）調控動作產生；

（5）調控動作的執行。

2.根據權利要求1所述的具有故障預測能力的時序屬性監控方法，其特征在于，所述步驟（1）的具體執行步驟為：

1.1、編寫監測插裝所需的監控腳本，采用PEDL和MEDL語言定義屬性規約，前者主要描述原子事件和條件是如何由目標程序中的方法和變量抽象而成，后者則主要是描述原子事件和條件如何組成復合事件和條件；

1.2、編譯得到一個事件識別器和一個.out文件，該文件包含了關于系統插裝所需要的信息，它以Jtrek工具包可識別的方式被存儲；Jtrek是一種開源的基于java字節碼的比較成熟的插裝工具包；

1.3、把模型中的與遷移事件相關的插裝信息以Jtrek可識別的方式手工定義在另一個.out文件中；

1.4、插裝組件以受控程序為目標，以.out文件為輸入，完成代碼插裝，調節器的生成需要用到事件識別器。

3.根據權利要求1所述的具有故障預測能力的時序屬性監控方法，其特征在于，所述步驟（2）的具體執行步驟為：

2.1、針對被監控的時序性質構造兩個Büchi自動機和

2.2、構造有窮狀態機，把上面構造的兩個Büchi自動機轉換為兩個確定有窮自動機和

2.3、將得到的兩個有窮自動機作笛卡爾乘積，得到有窮狀態機；

2.4、將自動機最小化，則得到了針對性質的監控器

4.根據權利要求3所述的具有故障預測能力的時序屬性監控方法，其特征在于，所述步驟（3）中給定系統模型G以及與之相對應的Büchi自動機G_A,假定s₀是G_A的初始狀態，運行時部分模型產生的具體過程為：

3.1、通過寬度優先遍歷，產生N+1步運行時部分模型

3.2、每當接收到一個事件e，得到相應的后續狀態s′₀＝Λ(s₀，e)；

3.3、在模型樹中確定從狀態s′₀可達的狀態集合F′；

3.4、通過在模型G中搜索狀態集合F′中每個狀態的后繼狀態，從而形成新的部分模型

3.5、當運行時部分模型產生以后，假定其終結狀態為F_l,那么返回集合{Ψ(s)|s∈F₁}。

5.根據權利要求4所述的具有故障預測能力的時序屬性監控方法，其特征在于，所述步驟（4）中假定是起源于狀態q的運行時部分模型，F={f₁，…，f_n}是終止狀態集合，判斷的標準為，對于當前的有窮執行序列：

4.1、如果，對步驟（3）得到的集合中的每一元素Ψ(f_i)，預測監控器判定結果均為真，那么不需要產生控制動作，并且如果系統未來N+1步執行與狀態序列Ψ(f_i)一致，則監控過程可以安全終止；

4.2、如果存在Ψ(f_i)，預測監控器能夠判定結果為假，那么狀態f_i將被記錄以便基于系統模型產生相應的調控動作；

4.3、否則，不做任何操作。

6.根據權利要求5所述的具有故障預測能力的時序屬性監控方法，其特征在于，所述步驟（5）的具體執行步驟為：

5.1、在系統執行過程中的任意時刻，記錄集合采用基于Hash表的控制執行方式；在這種方法中，狀態序列Ψ(u)的Hash值以及相應的調控動作被存儲起來；

5.2、當觀察到一個新的狀態，系統遞增的計算新的Hash值，并與Hash表中的項做比較；如果命中某個表項，那么與那個表項關聯的調控動作被使能；同時在觀察到一個后續新狀態后，又鈍化被使能的調控動作。