發(fā)布時間：2022-07-03 15:19

　　隨著信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）及其相關(guān)技術(shù)在實(shí)際社會生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用,CPS安全問題受到社會各界越來越密切的關(guān)注。大規(guī)模的CPS應(yīng)用場景,導(dǎo)致了系統(tǒng)不確定性的激增,系統(tǒng)的不確定性預(yù)示著CPS的安全不僅僅與系統(tǒng)設(shè)計時的規(guī)范有關(guān),更需要考慮到不確定發(fā)生的稀有事件（Rare Events）對CPS安全性的影響。CPS在安全攸關(guān)的領(lǐng)域的應(yīng)用,如航空航天、武器裝備、醫(yī)療設(shè)備等,一旦發(fā)生安全性問題,將嚴(yán)重威脅到人們的生命、財產(chǎn)安全。上述事實(shí)的存在,對不確定的稀有事件造成的CPS安全問題進(jìn)行驗(yàn)證就顯得尤為重要。本文實(shí)現(xiàn)了基于統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的CPS稀有事件狀態(tài)序列采樣技術(shù),來獲取CPS稀有事件訓(xùn)練樣本集。在得到的樣本集基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于隱馬爾可夫模型的稀有事件預(yù)測方法,實(shí)現(xiàn)了對CPS稀有事件發(fā)生概率的預(yù)測。在基于統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的CPS稀有事件狀態(tài)序列采樣技術(shù)和基于隱馬爾可夫模型的稀有事件預(yù)測方法的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了一種基于統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的CPS稀有事件預(yù)測框架。該框架以CPS混成自動機(jī)模型和CPS屬性規(guī)約為輸入,通過模型轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)在Simulink中的實(shí)時仿真。在CPS實(shí)時... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 CPS應(yīng)用中的問題
        1.2.2 相關(guān)研究的不足
    1.3 論文主要內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 稀有事件的采樣和驗(yàn)證的研究現(xiàn)狀分析
    2.1 CPS稀有事件的定義與問題描述
        2.1.1 CPS稀有事件的定義
        2.1.2 CPS稀有事件研究中問題
        2.1.3 CPS稀有事件采樣算法
    2.2 稀有事件驗(yàn)證模型和方法
        2.2.1 傳統(tǒng)CPS驗(yàn)證方法
        2.2.2 統(tǒng)計模型檢驗(yàn)驗(yàn)證方法
    2.3 統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的應(yīng)用與基本算法
        2.3.1 統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的應(yīng)用
        2.3.2 統(tǒng)計模型檢驗(yàn)算法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的CPS稀有事件預(yù)測框架概述
    3.1 框架概述
        3.1.1 框架工作劃分
        3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.2 框架中的數(shù)據(jù)收集與呈現(xiàn)
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于統(tǒng)計模型檢驗(yàn)的CPS稀有事件狀態(tài)序列采樣技術(shù)
    4.1 引言
    4.2 最優(yōu)采樣分布的構(gòu)造
        4.2.1 稀有事件狀態(tài)序列采樣中存在的問題
        4.2.2 稀有事件狀態(tài)序列采樣算法
    4.3 函數(shù)關(guān)系計算
        4.3.1 基于統(tǒng)計模型檢驗(yàn)方法的函數(shù)關(guān)系計算
        4.3.2 基于有界線性時態(tài)邏輯的稀有事件狀態(tài)序列判斷
    4.4 稀有事件狀態(tài)序列采樣
        4.4.1 系統(tǒng)抽象模型的構(gòu)造
        4.4.2 仿真工具
        4.4.3 仿真及采樣
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于隱馬爾可夫模型的稀有事件預(yù)測方法
    5.1 引言
    5.2 隱馬爾可夫模型的訓(xùn)練
    5.3 基于AUC的隱馬爾可夫模型評估
        5.3.1 稀有事件概率預(yù)測
        5.3.2 模型AUC值的計算
    5.4 基于回歸模型的CPS稀有事件預(yù)測
    5.5 本章小結(jié)
第六章 實(shí)驗(yàn)與分析
    6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)環(huán)境
    6.2 實(shí)驗(yàn)案例介紹
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)案例背景
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)案例場景介紹
        6.2.3 實(shí)驗(yàn)案例存在的問題
    6.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及分析
        6.3.1 系統(tǒng)模型的搭建
        6.3.2 實(shí)驗(yàn)一:框架功能的可行性驗(yàn)證
        6.3.3 實(shí)驗(yàn)二:框架中相關(guān)技術(shù)評估
        6.3.4 實(shí)驗(yàn)三:ETCS-3 的設(shè)計規(guī)約調(diào)整
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要工作總結(jié)
    7.2 未來工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種面向CPS的自適應(yīng)統(tǒng)計模型檢測方法[J]. 杜德慧,昝慧,姜凱強(qiáng),程貝.  軟件學(xué)報. 2017(05)
[2]德國“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”[J]. 賀正楚,潘紅玉.  長沙理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版). 2015(03)
[3]面向安全攸關(guān)系統(tǒng)中小概率事件的統(tǒng)計模型檢測[J]. 杜德慧,程貝,劉靜.  軟件學(xué)報. 2015(02)
[4]基于重要抽樣技術(shù)的稀有事件仿真方法[J]. 周泓,邱月,吳學(xué)靜.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2007(18)



本文編號：3655125