基于UML的模型错误检测研究

admin · 发表于 2022-9-2 21:09:00

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模型作为对系统行为的刻画发挥着越来越重要的作用，而UML/SYSML作为描述能力强大、涵义直观且被工业界广泛使用的可视化建模语言，从静态结构和动态行为等多角度及不同层次刻画系统特征和运行环境，其应用领域包含了航空、航天、国防等许多关键领域。系统的正确性和可靠性保障，使得针对模型的错误检查成为关键性需求与挑战，因而针对于UML模型的错误检查研究有着重要意义。错误往往体现在模型的设计与模型期望之间的不协调，因而可以利用修正演算的思想实现错误检查的过程。UML的动态行为图实现对于系统动态行为的刻画，主要包括了Action、活动图、顺序图和状态机。本文主要针对UML的动态行为模型，利用修正演算等理论思想，实现了基于动态行为模型语义和期望状态的错误检查框架，具体包括以下几方面：(1) 针对Action模型的错误检查：首先给出了Action的语法和操作语义刻画，并在此基础上给出了错误检查过程的推理规则描述及算法；同时利用Action语言的符号执行，给出了Action模型的错误检查和诊断模型构建，实现了将错误检查题目转化为基于一阶逻辑公式的修正演算题目。(2) 针对活动图模型的错误检查：首先给出了活动图的语法结构和操作语义，并在此基础上根据活动图刻画过程行为的特征，建立了活动图错误检查过程的刻画以及算法；同时，给出了基于变量的依赖树构建，并实现了基于依赖树的一阶逻辑公式检查模型的构建，实现了基于修正演算的活动图错误检查。(3) 针对顺序交互图的错误检查：首先给出了顺序图模型的语法结构和形式化语义；顺序图作为主要的交互图模型，实现对于系统间交互行为的描述，因此在消息交互传递事件的基础上定义了顺序图交互检查过程，并给出了基于消息传递事件序列判定顺序图行为的错误检查算法。(4) 针对状态机的错误检查：首先给出了状态机的语法和语义描述，特别对状态机的层次结构和历史状态变迁等性质进行语义刻画，并在此基础上定义和实现了基于错误检查格局变迁的查错过程规则及算法；同时给出了系统行为状态机与系统期望状态机之间性质的判定算法。

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