基于列控系統(tǒng)的擴(kuò)展UML模型設(shè)計(jì)及故障樹求解算法.pdf

1、安全苛求系統(tǒng)對(duì)組成系統(tǒng)的軟件和硬件安全級(jí)別要求很高，其出現(xiàn)故障后可能會(huì)導(dǎo)致重大的生命、財(cái)產(chǎn)損失。為了避免人員傷亡、降低經(jīng)濟(jì)損失，安全苛求系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中必須慎之又慎。安全苛求系統(tǒng)通常采用冗余配置來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，但是冗余結(jié)構(gòu)同時(shí)也使得安全苛求系統(tǒng)的復(fù)雜度增大，為安全苛求系統(tǒng)的安全分析帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文的目的是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展UML模型到動(dòng)態(tài)故障樹的轉(zhuǎn)換自動(dòng)化。當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換完畢之后，生成的動(dòng)態(tài)故障樹是對(duì)模型進(jìn)行安全分析的依據(jù)

2、。本文所取得的研究成果包括:
　　1.提出一種與故障樹生成相關(guān)的系統(tǒng)UML模型擴(kuò)展方法
　　本文首先選用在工程實(shí)踐中開發(fā)和設(shè)計(jì)人員更傾向于使用的UML方法來(lái)進(jìn)行建模及設(shè)計(jì)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)UML方法對(duì)系統(tǒng)安全方面的描述缺陷，設(shè)計(jì)一種UML建模和擴(kuò)展方法，使用了構(gòu)造型來(lái)擴(kuò)展UML對(duì)系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)的描述并提供一個(gè)語(yǔ)義對(duì)照表，用來(lái)確定模型中的元素、關(guān)聯(lián)和構(gòu)造型語(yǔ)義以及相對(duì)應(yīng)的故障樹實(shí)現(xiàn)方法，成功的將安全分析有關(guān)信息嵌入到系統(tǒng)模型中去。該方法

3、便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行基于模型的開發(fā)及分析，為其提供了極大的自由度和靈活性。
　　2.提出一種基于擴(kuò)展UML模型的動(dòng)態(tài)故障樹自動(dòng)生成算法
　　本文使用IBM公司的Rational Software Architect建模工具來(lái)建立UML模型，并創(chuàng)新性的通過(guò)對(duì)IBM模型文件EMX進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)RSA建模工具與故障樹生成軟件之間的數(shù)據(jù)通信。在深入分析UML模型的文本文檔語(yǔ)義特征之后，結(jié)合UML模型與故障樹在描述系統(tǒng)因果影響關(guān)系方面的相

4、似性和安全苛求系統(tǒng)的冗余特征提出一套模仿傳統(tǒng)的人工生成故障樹分析過(guò)程的UML模型自動(dòng)生成故障樹的算法。并將上述研究成果落實(shí)到軟件實(shí)現(xiàn)層面，完成分析工具的開發(fā)工作。
　　3.采用列控車載ATP系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證
　　以CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)車載ATP為研究對(duì)象，進(jìn)行UML自動(dòng)生成故障樹算法的應(yīng)用。并與人工構(gòu)建的動(dòng)態(tài)故障樹進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果證明本文提出的方法明顯優(yōu)于人工建樹方法，而且更有效率、正確性更高。
　　本文對(duì)安