隨著信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,新型復(fù)雜系統(tǒng)如信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System,CPS）逐漸融入人類社會生活。自動駕駛作為CPS經(jīng)典應(yīng)用場景,它根據(jù)駕駛環(huán)境的感知并通過計算做出相應(yīng)駕駛決策,且具備自主性、安全性等特性。然而,復(fù)雜多變的城市交通駕駛場景、大量實時時空數(shù)據(jù)、駕駛環(huán)境中的固有不確定性等,都為確保自動駕駛的安全性帶來挑戰(zhàn)。本文采用形式化方法研究分析自動駕駛的安全性。形式化方法采用數(shù)學(xué)（邏輯）證明的手段對計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行建模、規(guī)約、分析、推理和驗證。鑒于其嚴(yán)謹(jǐn)性,該方法已被廣泛運用到系統(tǒng)安全性研究中。然而,采用形式化方法研究分析自動駕駛系統(tǒng)安全性仍存在諸多挑戰(zhàn)。比如,目前時空約束大多基于微分方程建模,并不利于時空約束的抽象分析,需要提出時空邏輯支持規(guī)約和推理時空約束;對于自動駕駛環(huán)境中的狀態(tài)空間爆炸問題,需要提出抽象模型以及對不確定性的建模方法;在此基礎(chǔ)上,還需將驗證系統(tǒng)安全問題轉(zhuǎn)化為基于形式模型的判定問題,并驗證安全性質(zhì)。本文基于上述自動駕駛系統(tǒng)的特點,結(jié)合形式化方法,以自動駕駛系統(tǒng)安全評估為研究目標(biāo),研究了基于時空抽象模型的自動駕駛系統(tǒng)的形式化建模與驗證... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與動機(jī)
    1.2 自動駕駛系統(tǒng)安全評估的挑戰(zhàn)
    1.3 研究現(xiàn)狀與相關(guān)工作
    1.4 本文研究內(nèi)容與主要貢獻(xiàn)
    1.5 組織結(jié)構(gòu)
第二章 基本概念和預(yù)備知識
    2.1 自動駕駛背景知識
    2.2 形式化方法
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于場景的自動駕駛系統(tǒng)抽象模型
    3.1 抽象模型結(jié)構(gòu)
    3.2 觀測信息的抽象模型
        3.2.1 自動駕駛場景
        3.2.2 靜態(tài)觀測信息
        3.2.3 動態(tài)觀測信息
    3.3 場景和基本場景結(jié)構(gòu)
        3.3.1 場景定義
        3.3.2 基本場景結(jié)構(gòu)
    3.4 估算信息的抽象模型
        3.4.1 基于場景的估算模型
        3.4.2 隨機(jī)駕駛決策的概率計算
    3.5 本章小結(jié)
第四章 時空邏輯
    4.1 駕駛場景中的時空約束
    4.2 有界多維模態(tài)邏輯
        4.2.1 有界多維模態(tài)邏輯語法
        4.2.2 空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        4.2.3 有界多維模態(tài)邏輯語義
    4.3 BMML時空性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于抽象模型的驗證方法
    5.1 模型檢驗框架
    5.2 抽象模型到隨機(jī)混成自動機(jī)的映射
    5.3 性質(zhì)描述語言的映射
    5.4 基于場景的安全評估框架
    5.5 基本場景結(jié)構(gòu)中的安全評估
    5.6 本章小結(jié)
第六章 自動駕駛案例研究
    6.1 多車道環(huán)島駕駛?cè)蝿?wù)模型
        6.1.1 自動機(jī)Period
        6.1.2 自動機(jī)CarSelf
        6.1.3 自動機(jī)CarC2InTargetSeg
        6.1.4 自動機(jī)CarC1InKeySegs
    6.2 基于多車道環(huán)島駕駛?cè)蝿?wù)模型的自動化驗證
    6.3 多車道環(huán)島駕駛?cè)蝿?wù)中安全責(zé)任的探討研究
    6.4 場景滿足多種系統(tǒng)需求的拓展分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文總結(jié)
    7.2 下一步工作
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文和科研情況



本文編號：3636326