[发明专利]一种分析组合线性混成自动机全局可达的方法和装置

说明书

本发明公开了一种分析组合线性混成自动机全局可达的方法和装置。本发明通过对组合线性混成自动机进行路径编码，编码成相应的SAT约束和SMT约束，经相应的SAT约束求解器和SMT约束求解器求解实现有界模型检验，并在检验过程中利用SMT约束求解器收集不可达路径片段。然后将不可达路径片段编码成相应的LTL约束，通过LTL验证工具验证组合线性混成自动机全局可达性。本发明可验证复杂组合线性混成自动机的全局可达性。

技术领域

本发明涉及组合线性混成自动机的模型检验。

背景技术

实时混成系统是一类兼具离散与连续行为的复杂系统，其离散行为受事件驱动，连续行为随时间变化，在实时控制领域应用广泛。这种实时混成系统可使用混成自动机进行建模。由于实时控制系统广泛应用于安全攸关领域，使用混成自动机进行建模并验证系统安全性成为相关领域的重要研究问题。但是混成系统的验证复杂度极高，即使是线性混成自动机的可达性问题也是一个不可判定的问题。在目前的软硬件技术的限制下，使用混成自动机进行模型检验能够处理的问题规模十分有限。

因此，如何控制混成自动机模型检验的复杂度、提高检验效率与可处理问题规模是相关研究热点所在。同时实际系统进行模型验证代价较高，如何将模型检验技术实际运用到真实系统中也是相关领域重点关注问题之一。

发明内容

本发明所要解决的问题：现有技术下，组合线性混成自动机具有极高的复杂度，想要通过遍历其状态空间的方式来验证组合线性混成自动机的全局可达性难以实现。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的一种分析组合线性混成自动机全局可达的方法，包括以下步骤：

S1：获取组合线性混成自动机数据；所述组合线性混成自动机数据包含组合线性混成自动机、初始节点组以及目标节点组；所述组合线性混成自动机是由具有共享事件的多个线性混成自动机组合而成；所述线性混成自动机包含由若干节点和节点间迁移关系所组成的图结构；所述节点包括节点标识和节点状态信息；所述初始节点组中的节点为相应的各个线性混成自动机中的节点；所述目标节点组中的节点为相应的所述线性混成自动机中的节点；

S2：使用面向路径编码的有界可达性分析的方法验证所述目标节点在所述组合线性混成自动机的可达性，并在所述的验证过程中收集不可达路径片段组成不可达路径片段集合；所述不可达路径片段是指不满足给定行为或规约的路径片段；所述路径片段是路径上的一段片段；所述路径是所述初始节点经迁移后所形成的节点序列信息和节点迁移信息；

S3：在所述组合线性混成自动机图结构中用所述不可达路径片段集合中的所述不可达路径片段进行阻塞后分析所述目标节点是否可达；若所述目标节点不可达，则所述目标节点在所述组合线性混成自动机中全局不可达；

所述步骤S2包括以下步骤：

S21：在所述组合线性混成自动机的图结构中，在给定步长的限定下，枚举出各个线性混成自动机的初始节点迁移至对应目标节点的路径，并组成路径组集合，并初始化所述不可达路径片段集合为空；所述路径组集合是路径组的集合；所述路径组由各个线性混成自动机的路径组成；所述路径组的每条路径对应所述组合线性混成自动机中的一个线性混成自动机；

S22：将所述路径组集合中的未遍历的路径组的每条路径编码成相应的路径SAT约束，组成路径SAT约束组，并使得所述路径SAT约束规避所述不可达路径片段集合中的不可达路径片段；所述路径SAT约束组中的每个路径SAT约束对应有相应的路径，并对应所述组合线性混成自动机其中一个线性混成自动机；所述路径SAT约束组与路径组相对应；

S23：使用SAT约束求解器对所述路径SAT约束组进行整体求解，若所述SAT约束求解器可接，则表示所述目标节点全局可达，结束；否则将该路径SAT约束组所对应的路径组作为候选路径组执行步骤S24；