1、CBTC中轨旁安全计算机的设计与形式化验证的开题报告一、选题背景及研究目的CBTC(Communication-based train control)是一个现代化的列车自动化控制系统,它采用先进的通信技术和智能化算法,将列车控制中心与列车设备相互连接,实现列车的自动控制,有效提高列车的运行速度和运行的安全性。CBTC中的轨旁安全计算机是一个重要的核心部件,其主要功能是将控制中心发出的指令传输到列车设备中,控制列车的行驶状态和速度。由于其关键作用,轨旁安全计算机需要具备高可靠性和安全性。因此,在设计和实现CBTC中轨旁安全计算机时,需要采用一些形式化验证技术进行可靠性和安全性验证。本课题将研究
2、CBTC中轨旁安全计算机的设计与形式化验证技术,通过构建模型和形式化规约,采用模型检测和定理证明等方法,对其可靠性和安全性进行验证,为实现CBTC中轨旁安全计算机的高可靠性和安全性提供有效的技术支持。二、研究内容和方法本课题主要研究内容包括:1. CBTC中轨旁安全计算机的设计和开发:采用现代化的软件工程技术和框架,结合CBTC列车控制系统的特点,完成轨旁安全计算机的设计和开发。2. 轨旁安全计算机模型的构建:将轨旁安全计算机抽象为有限状态自动机模型,定义模型的状态、动作和转换条件等,形式化描述其行为和规范。3. 形式化规约的建立:在轨旁安全计算机模型的基础上,使用该系统的行为约束语言,建立形
3、式化规约,严格界定了轨旁安全计算机的行为和有效状态。4. 模型检测:利用现有的模型检测工具,如SPIN等,对构建的轨旁安全计算机模型进行验证,发现可能存在的问题,包括死锁、互斥等,并提供相应的解决方案。5. 定理证明:使用形式化方法,对轨旁安全计算机模型进行定理证明,判断该系统是否符合安全性和可靠性的标准。本课题主要采用的方法包括软件工程、形式化验证、模型检测和定理证明等方法,其中形式化验证和定理证明是本研究的核心方法,可以有效检测和证明系统的正确性。三、研究意义和预期成果CBTC中的轨旁安全计算机是CBTC列车控制系统中的关键部件,其安全性和可靠性对列车的正常运行至关重要。因此,本课题的研究
4、将有以下几个方面的意义:1. 提高CBTC列车控制系统的安全性和可靠性:通过形式化验证技术,检测和证明轨旁安全计算机的正确性,提高CBTC列车控制系统的安全性和可靠性。2. 推广形式化验证技术:以CBTC中轨旁安全计算机的形式化验证为例,推广形式化验证技术在列车控制领域的应用,拓展其在其他行业中的应用。3. 具有应用价值:本研究所提出的设计和验证方法,为CBTC列车控制系统中轨旁安全计算机的实现提供有效的技术支持,具有较高的应用价值。预期成果包括:1. 设计和开发CBTC中的轨旁安全计算机,并构建相应的模型。2. 制定CBTC中轨旁安全计算机的形式化规约,确保其符合相关安全标准。3. 使用模型检测和定理证明等方法,对轨旁安全计算机模型的行为进行检测和验证。4. 对轨旁安全计算机的安全性和可靠性进行分析和评估,提出相应的解决方案。