Cyber-physical systems combine software and physical components. Specification-driven trace-checking tools for CPS usually provide users with a specification language to express the requirements of interest, and an automatic procedure to check whether these requirements hold on the execution traces of a CPS. Although there exist several specification languages for CPS, they are often not sufficiently expressive to allow the specification of complex CPS properties related to the software and the physical components and their interactions. In this paper, we propose (i) the Hybrid Logic of Signals (HLS), a logic-based language that allows the specification of complex CPS requirements, and (ii) ThEodorE, an efficient SMT-based trace-checking procedure. This procedure reduces the problem of checking a CPS requirement over an execution trace, to checking the satisfiability of an SMT formula. We evaluated our contributions by using a representative industrial case study in the satellite domain. We assessed the expressiveness of HLS by considering 212 requirements of our case study. HLS could express all the 212 requirements. We also assessed the applicability of ThEodorE by running the trace-checking procedure for 747 trace-requirement combinations. ThEodorE was able to produce a verdict in 74.5% of the cases. Finally, we compared HLS and ThEodorE with other specification languages and trace-checking tools from the literature. Our results show that, from a practical standpoint, our approach offers a better trade-off between expressiveness and performance.


翻译:网络- 物理系统结合软件和物理组件。 CPS 的规格驱动的追踪检查工具通常为用户提供一种规格语言,以表达感兴趣的要求,以及一种自动程序,以检查这些要求是否保留CPS的执行痕迹。虽然CPS有几种规格语言,但这些语言往往不够清晰,无法对与软件和物理组件及其相互作用有关的复杂的CPS属性进行规格说明。在本文中,我们建议(一) 信号逻辑化的混合逻辑逻辑逻辑化语言,允许对复杂的CPS要求进行规格说明,以及(二) ThodoorE,一个高效的SMT- 跟踪检查程序。这一程序减少了检查CPS要求是否保留了CPS执行追踪记录的问题,检查了SMT的可视性。我们通过卫星领域的具有代表性的工业案例研究评估了我们的贡献。我们通过考虑案例研究的212项要求,评估了HLS的所有特征。 HLS可以表达所有212要求。我们还评估了ThodoorE的可适用性,一种高效的SBE,一种高效的跟踪程序是运行追踪性,一种我们747最后的追踪- 对比了我们的文件,一种跟踪- 和追踪性文件中的我们能够显示我们追踪性文件的链接。

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