[發明專利]一種軟件體系結構建模與仿真方法

有效

• 申請號: 201611137729.9
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106598590B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 黃滟鴻;施健;史建琦;方徽星;李昂;李新;何積豐
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06F8/20
• 分類號: G06F8/20
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 郎志濤

本發明公開一種軟件體系結構建模和仿真方法，包括：將輸入的軟件需求輸出為層次化MAS軟件模型，該模型作為仿真模塊的輸入；對輸入的層次化MAS軟件模型進行仿真，從而展示各個agent之間的交互行為。本發明公開的基于層次化MAS的軟件體系結構建模與仿真方法在傳統多agent軟件體系上新增了層次化的設計模式，以功能為目標將軟件功能與外部環境模塊于統一架構內，完成了集分布式與集中式控制于一體的可應對動態環境變化的多層次MAS的自適應軟件體系結構。

技術領域

本發明涉及計算機軟件建模仿真技術領域，具體涉及一種基于層次化MAS軟件體系結構建模與仿真方法。

背景技術

多agent系統(MAS)是由多個agent組成的集合，他們的目標是要將大而復雜的系統建成由許多小的agent組成，且彼此能夠互相通信與協調的易于控制和管理的系統。因此?；诙郺gent技術在解決復雜軟件建模與仿真中發揮了它的優勢，尤其在軍用軟件領域中有著很顯著效果。但隨著軍隊信息化程度的不斷提高，現今的軍用軟件越來越智能化，與此同時軍用軟件本身的高復雜、運行環境的多變、節點的繁多、作戰設備的分散等對現代軍用軟件系統的構建帶來了很大的挑戰，因此對于傳統的多agent系統很難再達到現代軍用軟件的要求。再加上現代軍用軟件擁有大量個體行為與其之間的交互，這就大大增加了對這些軟件系統行為分析與驗證的難度。

發明內容

為了解決以上現有技術中存在的問題，本發明提出了一種基于層次化MAS軟件體系結構的建模與仿真方法，其可以構建出能應對軟件復雜多變等特性的自適應軟件模型。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種軟件體系結構建模與仿真方法，其特征在于，包括：

S1采用建模模塊將輸入的軟件需求輸出為層次化MAS軟件模型，該模型作為仿真模塊的輸入；

S2采用仿真模塊對輸入的層次化MAS軟件模型進行仿真，從而展示各個agent之間的交互行為。

優選地，步驟S1中，輸出為層次化MAS軟件模型包括進行形式化建模語言設計、多agent行為結構建模以及環境建模。

優選地，形式化建模語言設計包括：刻畫程序行為的操作語義、刻畫不同類型組件、處理時間特征、描述多維度物理信息、刻畫基于事件進行交互的表達能力、以及具有可組合性與可拆分性。

優選地，多agent行為結構建模包括對agent靜態行為建模和agent動態結構建模，所述對agent靜態行為建模包括將集中控制融于多agent系統的分布系統中具備依賴關系的agent聚集在一起控制，將抽象粒度提高從而從不同抽象層次進行仿真；所述agent動態結構建模包括利用面向對象Petri網OPN建立多agent的交互協議模型，建立自治的和自適應的agent結構模型；利用Petri網及擴展Petri網描述和分析MAS，基于功能與非功能目標對層次化MAS的軟件體系結構進行建模，包括軟硬件綁定協同化建模，軟件調度方案建模；在環境變化時，Petri網描述層次化MAS的軟件體系結構的初始化結構及動態行為，多個agent通過相互通信，調整自身行為，動態完成一個或者多個控制任務。

優選地，所述環境建模用于分析軟件系統所依賴的環境條件集，在環境變化時所述層次化MAS軟件體系結構通過agent采集其所處環境信息與其他agent進行交互來調整所述層次化MAS軟件體系結構自身行為，動態完成一個或多個控制任務。

優選地，步驟S2中，所述對輸入的層次化MAS軟件模型進行仿真包括可視化動態仿真、因素控制。

優選地，所述可視化動態仿真采用可計算模型應對層次化MAS中的不確定性因素，利用數學模型、行為模型及相關算法的綜合集成，實現仿真程序的結構化功能模塊，支持定性的或者定量的模型。

優選地，所述因素控制包括不確定性因素、人機交互以及仿真邏輯。