Dodaf模拟检测
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  • You migh use emulation as a replacement for a system A simulator may imitate only a few of the operations and functions of the unit it simulates. simulation 是模拟出原系统的一个抽象模型,而不需要真的去做真实系统要做的事情。因此它其实不具备真实系统的功能,只是当某一功能执行时,通常 不必输出功能执行的结果,只是在 simulator 中记录下由此引发的状态变化。因此它通常用于设计初期的模型验证。     emulation 则更进一步,要真正地去做所有真实系统能做的事情,只不过做的“过程”不同,它一般用于处理兼容性问题和在资源有限的条件下完成系统原 型的实现。         如果把真实系统比作一个人的话, simulator 就是这个人的一幅肖像画,而 emulator 则是这个人的一个克隆人 模擬( Simulation ) 即選取一個物理的或抽像的系統的某些行為特徵,用另一系統來表示它們的過程 。模擬技術的高 級階段稱為仿真模擬( Emulation )、系統仿真,即用一數據處理系統來全部或部分地模擬某 一數據處理系統,以致於模仿的系統能想被模仿的系統一樣接受同樣的數據、執行同樣的程序、獲得同樣的結果。 Verification 也就是说要做正确、而 Validation 是看经过 Verification 是否 是我们想要的。   Verificaiton 是我们可以预见的,而 Validation 首先前提是经过 Verification ,重要的是做的是否是 customer 需要 的。可以说 Validation 更多的是感性因素多 validation ensures that the product actually meets the user's needs, and that the specifications were correct in the first place, while verification is ensuring that the product has been built according to the requirements and design specifications. Validation confirms that the product, as provided, will fulfil its intended use.
  • 第五步,决定了架构满足需求的程度。
  • 系统工程的实施分为 5 个层次,从抽象到具体分别是过程层、体系结构层、建模方法层、建模与仿真层、数据交互层、以及最底层的数据知识库。 
  • 主要方法是着把体系结构模型转换为着色 Petri 网模型,利用着色 Petri 网的仿真和动态执行功能对体系结构模型进行验证。还有一种新兴方法就是 xUML 可执行对象模型方法,采用 xUML 的图形化描述语言和行为描述形式化语言建建立体系结构模型,直接利用 xUML 模型本身的可执行性,对体系结构模型进行验证。
  • 在 dodaf 的建模过程中,建模也模拟式一个持续的过程。可执行模型是作战视图的动态版本。
  • UML 是一个非形式化语言,难以对 UML 模型进行严格的分析。 UML 需要语义基础。 Petri 网既有数学基础又有图像化表示。 Petri 提供了不同的分析技术如可达树、事件矩阵和不变量分析,可以进行可达性、并发、冲突、死锁等的分析。 ECPN 提供了一种方式将面向对象的结构化引入了 Petri 网。 扩展了令牌的属性,使其具有类型和属性;在位置上增加了新的内容,包括类型和事件处理函数。 增加了对象元素。增加了端口类型:扩展了转移的属性,使其具有执行时间、优先级以及触发条件等。
  • 作战节点映射到 ECPN 中对象;类图中的关联类映射到 ECPN 中的子模型间 arc 。未全面考虑动作图和交互图的转换 CPN 在一定程度上提供了一种解决方案,但是在模型模拟过程中动态性不足,另外一个缺陷是不能提供状态间的定时特性。
  • 目前可执行模型的生成主要是 Petri 网方法,如时间 Petri 网( TPN )、着色 Petri ( CPN )网、对象 Petri 网( OPN )等。 Petri 网是描述和分析离散事件动态系统的一种模型工具,它综合了数据流、控制流和状态转移,能很自然地描述并发、同步、资源争用等特性,而且本身自含执行控制机制,集规范表示与执行于同一模型 [4] 。 但 Petri 网存在着的一个主要弱点是规模难以控制。如果系统比较复杂,其 Petri 网模型的规模将变得很大。特别是当系统的可达状态增加时,模型的复杂性将呈指数增长,使 Petri 网模型的分析和理解变得十分困难。 另外, Petri 网中的位置、转移和令牌所携带的系统信息量不够丰富,缺乏语义描述功能,且 Petri 网不涉及时间因素,仅能反映出事件间的因果关系 [5] 。
  • 概念类模型主要用来抽象、识别出要建模系统的各种事物概念,并用形式化的语言描述这些信息,这个抽象过程需要正确、一致地描述出系统所具有的事物对象、属性及其各对象之间的各种关联,描述形式采用 UML 类图 对象生命周期模型就是用来描述各对象全生命阶段对事件响应而引起的状态迁移,描述形式采用状态图;对象状态的执行和迁移都是由一组行为操作组成的, 行为操作模型就是利用行为形式化描述语言或程序设计语言对操作执行的逻辑进行精确描 以上的三个模型组成了对一个系统的完整的可执行模型的定义描述

Transcript

  • 1. SUN YAN 20010.4.14 基于 DODAF 的模拟检验
  • 2. 关于题目
    • Emulation (仿真)与 Simulation (模拟 )
    • “ An emulator duplicates the functions of one system using a different system, so that the second system behaves like the first system. ”
    • “ A simulator may imitate only a few of the operations and functions of the unit it simulates.”
    • Verification & Validation
    • “ check that we are building the thing right”( 正确性)
    • “ check that we are building the right thing” (有效性)
  • 3. 6-Step Architecture Development Process The process emphasizes focus on data, and relationships among and between data, rather than DoDAF products
  • 4. 系统工程的五层
  • 5. 架构模型验证
    • 架构模型验证就是根据 C4ISR 架构描述过程中形成的活动模型、数据模型和规则模型,生成架构的可执行模型,然后将可执行模型的模拟运行结果与动态模型进行比较,来对 C4ISR 架构描述进行逻辑和行为 d 的分析和验证。
    “ An executable architecture (referred to by Levis as an executable model) is defined as “use of dynamic simulation software to evaluate architecture models”
  • 6.
    • 体系结构设计的逻辑正确性,
    • 验证体系结构描述中的功能是否按照预期的顺序执行,功能所需的数据是否能够及时提供;
    • 架构的行为与系统用户期望的行为是否一致,即系统功能是否满足系统规格说明书的要求;
    • 依照该架构设计的系统的性能指标能否达到系统技术规格书的要求。
    架构模型验证 主要内容 :
  • 7. 基本思路
    • 构造 DODAF 视图产品( OV-1OV-2OV-5OV-6aOV-6bOV-7 ; SV-1SV-2SV-4SV-10SV-11;
    • 构建基于视图产品的可执行模型,也就是将产品映射到可执行模型。( CPNHCPNDEVSxUML)
    • 利用相应的支持工具进行模拟验证。
  • 8. 《 Enhancing DoDAF With A HCPN Executable Model To Support Validation 》
    • 作者:华中科技大学 倪峰、王明哲
    • 为了建立可执行模型,连实现静态表示和动态属性间的双向可追踪性,开发一种四维建模方法,支持 HCPN 派生模型,能够由一系列 DODAF 产品中揭示系统架构的逻辑和行为特性。同时说明了 DODAF 状态转移描述与 HCPN 并发图间的语义相关性,以作为模型验证的基础。
  • 9.
    • Dimension1 : Overall 根据 OV-1 、 OV-2 和 AV-2 确定建模目标,以及定义基础节点、颜色集和迁移结构
    • Dimension2 : Vertical 根据 OV-5 生成 HCPN 的页面分层结构
  • 10.  
  • 11.
    • Dimension1 : Overall 根据 OV-1 、 OV-2 和 AV-2 确定建模目标,以及定义基础节点、颜色集和迁移结构
    • Dimension2 : Vertical 根据 OV-5 生成 HCPN 的页面分层结构
    • Dimension3 : Horizontal 根据 OV-6a 中定义的规则,定义每个子页面中的迁移结构。
  • 12.  
  • 13.
    • Dimension1 : Overall 根据 OV-1 、 OV-2 和 AV-2 确定建模目标,以及定义基础节点、颜色集和迁移结构
    • Dimension2 : Vertical 根据 OV-5 生成 HCPN 的页面分层结构
    • Dimension3 : Horizontal 根据 OV-6a 中定义的规则,定义每个子页面中的迁移结构。
    • Dimension4 : Internal 根据 OV-7 中定义的逻辑数据模型确定库所的颜色集。
  • 14.  
  • 15.  
  • 16. 《 Study of DOD Architecture Simulation Validation based on UML and Extended CPN 》
    • 国防科大 C4ISR 重点实验室: BAI Xiao-li 、罗雪山
    • 提出一种基于 UML 的架构产品建模方法
    • 主要利用了用例图、类图、对象图、序列图、状态图、动作图和协作图;
    • 给出 UML 模型到 ECPN 模型的转换规则,以及由 DODAF 产品转换成的 ECPN 模型
    • 通过 ECPN 的执行,评估架构的性能
  • 17. N=(P, T, OBJ, PORT; F) 1) P is the set of Place, T is the set of Transition. 2) OBJ is the set of object, object can be inherited ,can be nested and can form composite object. M=<P, Method , Event , Port> 3) PORT is the set of port in object, which is divided into input and output port. Semantically Port is equal to Place. 4) F represents flow relationship Extended Colored Petri Nets (ECPN)
  • 18.  
  • 19. 《 基于 xUML 的 C4ISR 系统可执行对象模型设计 》
    • 详细分析了可执行对象模型对于 C4ISR 系统研制的意义,给出了基于 xUML 的 C4ISR 系统可执行对象模型设计方法和步骤,并通过水面舰船的实例验证了该方法的可行性
  • 20.
    • xUML—Executable UML ,是 UML 语言的图形模型语言和行为描述形式化语言的综合集成运用。
    • 三个核心模型:概念类模型、对象生命周期模型、行为操作模型。
    xUML UML 弱语义元素 精确定义的 行为语义
  • 21.  
  • 22.  
  • 23.  
  • 24. DEVS
    • 称为离散事件系统规范,是一个模块化和分层的形式化方法,可以对通用系统建模和分析,包括离散事件系统(状态迁移表),连续状态系统(微分方程)以及混合的连续状态和离散时间系统。 DEVS 可以看做摩尔机的扩展,对每个状态增加了有效期( lifespan ),另外对一个操作提供了分层的概念,称为耦合 (couple) 。