项目名称: 基于模型的安全关键的信息物理融合系统的设计方法中的软件综合

项目编号: No.61471165

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 曾海波

作者单位: 湖南大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 同步反应性(SR)模型是一种广泛应用于安全关键的信息物理融合系统设计的建模语言,如Simulink/Stateflow和SCADE等在汽车电子、航空电子、高铁、核电领域非常流行的设计工具。SR模型的实现必须保持其语义,同时确保系统的实时可调度性。其次,现在系统通常由具有不同安全认证需求的应用混杂而成。因此,我们建议(一)对保证混合关键SR模型实现正确性(数据一致性和语义保持)的机制进行研究;(二)对混合关键SR模型的调度算法进行研究,考虑模型实现所需的执行时间;(三)设计优化算法,解决一系列SR模型实现的优化问题,优化包括时间、内存、控制算法性能等在内的优化目标。本项目将预期完成一套完整的针对SR模型的分析和软件综合优化算法,从而在单核处理器、多核处理器、分布式系统等软硬件平台上生成正确的、可预测的、高效的软件。

中文关键词: 信息物理融合系统;基于模型的设计;同步反应性模型;安全关键;软件综合

英文摘要: Synchronous block diagrams (SBDs) based on the formalism of Synchronous Reactive (SR) models are widely used in model-based design tools, such as Simulink/stateflow and SCADE, to capture the system behavior of cyber-physical systems. In the software implementation of SR models, the execution semantics should be preserved in the value and time domains. In addition, multiple subsystems with different levels of criticality may co-exist on the same hardware platform. Therefore, we propose an investigation on (a) the possible mechanisms for guaranteeing correctness (data consistency and flow preservation) of SR models, to make up the gap between the abstract SR model and its implementation;(b) to incorporate computations of different criticalities on the same SR model, and design new scheduling algorithm for such mixed-criticality systems; (c) algorithm solutions for the problems of synthesizing SBDs to software tasks while optimizing objectives that include timing, memory, and control algorithm performance. The result will be a suite of methods and tools automating the design synthesis of embedded systems software that go from SR models to their correct, predictable, and efficient implementation on single-core and multi-core processors. The proposed research has significant academic contribution to the advance of knowledge in the field. It also has strong industrial relevance, as it addresses the challenges arising from the complexity of embedded systems and the lack of effective design automation methods and tools, and eases the designers from long, manual design iterations. It will greatly increase the design quality and shorten the time-to-market in the most aggressively changing and safety-related cyber-physical systems industrial sectors.

英文关键词: Cyber-Physical Systems;Model-based Design;Synchronous Reactive Models;Safety-Critical;Software Synthesis

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