本發(fā)明涉及信息物理融合技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種cps建模的方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，信息物理融合系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。

信息物理融合系統(tǒng)(cps，cyber-physicalsystems)是一種融合計(jì)算、通信以及控制功能的復(fù)雜系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)。

cps的建模方法也在不斷發(fā)展，近年來，采用面向方面程序設(shè)計(jì)(aspect-orientedprogramming，aop)的思想對cps進(jìn)行建模。即將物理的連續(xù)過程、時(shí)間約束和容錯(cuò)自適應(yīng)作為幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)，分別采用不同的petri網(wǎng)進(jìn)行建模，并通過編織規(guī)則將關(guān)注點(diǎn)動態(tài)集成到系統(tǒng)中。但是現(xiàn)有cps建模方法在將各類方面網(wǎng)織入基本網(wǎng)中時(shí)，并沒有考慮到方面沖突問題，例如，方面網(wǎng)間的執(zhí)行順序不確定導(dǎo)致方面沖突問題，又或者是不正確的編織規(guī)則導(dǎo)致方面網(wǎng)在織入以后影響基本網(wǎng)的原有行為。建模時(shí)的方面沖突問題可能使得系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種cps建模的方法及裝置，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的cps建模方法沒有考慮方面沖突導(dǎo)致的系統(tǒng)安全性以及穩(wěn)定性較低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種cps建模的方法，該方法包括：

根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型；

其中，所述預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則包括表征各個(gè)所述方面網(wǎng)模型間執(zhí)行順序的組合規(guī)則，以及所述基本網(wǎng)模型與所述方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則。

可選地，所述根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型包括：

根據(jù)所述組合規(guī)則，確定多個(gè)所述方面網(wǎng)模型間的執(zhí)行順序，所述執(zhí)行順序包括先后關(guān)系、并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系以及迭代關(guān)系；

基于預(yù)設(shè)構(gòu)建編織算法以及所述編織規(guī)則，以變遷為切入點(diǎn)，將所述方面網(wǎng)模型編織入所述基本網(wǎng)模型，得到所述cps模型。

可選地，所述方面網(wǎng)模型的建立過程具體為：

基于混成petri網(wǎng)，將連續(xù)變遷與速率函數(shù)相關(guān)聯(lián)，且引入抑制弧和測試弧，得出擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型；

根據(jù)預(yù)定義方面網(wǎng)模型以及所述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型，得出所述方面網(wǎng)模型；

其中，所述預(yù)定義方面網(wǎng)模型為ani＝{p_in,p_out,pc,ad,intro}，pc＝{tcut,pcut}，ad＝{before,after,around}，p_in、p_out表示方面網(wǎng)的輸入輸出端口，tcut、pcut分別為變遷切入點(diǎn)和庫所切入點(diǎn)，before、after、around為方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型的操作方式，intro為基于擴(kuò)展混成petri網(wǎng)的模塊；

所述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型為ehpn＝{p,t,pre,post,h,τ,ai,at,m0}，τ包括離散變遷，以及連續(xù)變遷對應(yīng)的時(shí)間延遲和激發(fā)速率；ai為抑制弧集合，at為測試弧集合。

可選地，所述基本網(wǎng)模型為stpn＝{p,t,f,∑,c,wi(p,t),wo(t,p),g,d(t),m0}；

其中，p＝{p1,p2,p3...pn}為庫所的非空有限集合，t＝{t1,t2,t3...tn}為變遷的非空有限集合，f為有向弧的有限集合，f包括標(biāo)準(zhǔn)弧集合fs和抑制弧集合fi，∑＝((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))∪δ∪ins為顏色集合的非空有限集合，((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))為空間顏色集，σ∈(l1×l2×...ld)表示物理實(shí)體的空間位置，θ∈(θ1×θ2×...θd)表示物理實(shí)體間的行進(jìn)方向，δ表示物理實(shí)體的其它屬性和功能信息，ins表示物理實(shí)體接收到的指令，wi(p,t)為庫所p至變遷t的輸入弧函數(shù)，wo(t,p)為變遷t至庫所p的輸出弧函數(shù)，d(t)＝[α(t),β(t)]表示每個(gè)變遷從使能到觸發(fā)所需等待的時(shí)間區(qū)間。

可選地，所述基本網(wǎng)模型的激發(fā)規(guī)則為：

此外，本發(fā)明還提供了一種cps建模的裝置，該裝置包括：

融合模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型；

其中，所述預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則包括表征各個(gè)所述方面網(wǎng)模型間執(zhí)行順序的組合規(guī)則，以及所述基本網(wǎng)模型與所述方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則。

可選地，所述融合模塊包括：

組合單元，用于根據(jù)所述組合規(guī)則，確定多個(gè)所述方面網(wǎng)模型間的執(zhí)行順序，所述執(zhí)行順序包括先后關(guān)系、并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系以及迭代關(guān)系；

編織單元，用于基于預(yù)設(shè)構(gòu)建編織算法以及所述編織規(guī)則，以變遷為切入點(diǎn)，將所述方面網(wǎng)模型編織入所述基本網(wǎng)模型，得到所述cps模型。

可選地，還包括：

方面網(wǎng)模型建立模塊，用于基于混成petri網(wǎng)，將連續(xù)變遷與速率函數(shù)相關(guān)聯(lián)，且引入抑制弧和測試弧，得出擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型；根據(jù)預(yù)定義方面網(wǎng)模型以及所述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型，得出所述方面網(wǎng)模型；

其中，所述預(yù)定義方面網(wǎng)模型為ani＝{p_in,p_out,pc,ad,intro}，pc＝{tcut,pcut}，ad＝{before,after,around}，p_in、p_out表示方面網(wǎng)的輸入輸出端口，tcut、pcut分別為變遷切入點(diǎn)和庫所切入點(diǎn)，before、after、around為方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型的操作方式，intro為基于擴(kuò)展混成petri網(wǎng)的模塊；

所述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型為ehpn＝{p,t,pre,post,h,τ,ai,at,m0}，τ包括離散變遷，以及連續(xù)變遷對應(yīng)的時(shí)間延遲和激發(fā)速率；ai為抑制弧集合，at為測試弧集合。

可選地，所述基本網(wǎng)模型為stpn＝{p,t,f,∑,c,wi(p,t),wo(t,p),g,d(t),m0}；

其中，p＝{p1,p2,p3...pn}為庫所的非空有限集合，t＝{t1,t2,t3...tn}為變遷的非空有限集合，f為有向弧的有限集合，f包括標(biāo)準(zhǔn)弧集合fs和抑制弧集合fi，∑＝((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))∪δ∪ins為顏色集合的非空有限集合，((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))為空間顏色集，σ∈(l1×l2×...ld)表示物理實(shí)體的空間位置，θ∈(θ1×θ2×...θd)表示物理實(shí)體間的行進(jìn)方向，δ表示物理實(shí)體的其它屬性和功能信息，ins表示物理實(shí)體接收到的指令，wi(p,t)為庫所p至變遷t的輸入弧函數(shù)，wo(t,p)為變遷t至庫所p的輸出弧函數(shù)，d(t)＝[α(t),β(t)]表示每個(gè)變遷從使能到觸發(fā)所需等待的時(shí)間區(qū)間。

可選地，所述基本網(wǎng)模型的激發(fā)規(guī)則為：

本發(fā)明所提供的一種cps建模的方法及裝置，根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型；其中，所述預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則包括表征各個(gè)所述方面網(wǎng)模型間執(zhí)行順序的組合規(guī)則，以及所述基本網(wǎng)模型與所述方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則。在本申請中，利用方面網(wǎng)間模型間的組合規(guī)則，明確了方面網(wǎng)間的執(zhí)行順序，克服了方面網(wǎng)間的沖突；利用基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則，可以正確無沖突地將方面網(wǎng)編織入系統(tǒng)中，克服了基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型間的沖突，進(jìn)而保證了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性?？梢?，本申請克服建模時(shí)的沖突問題，提高cps系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模方法的一種具體實(shí)施方式的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的方面網(wǎng)模型組合規(guī)則；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的方面網(wǎng)編織規(guī)則算法以及相應(yīng)建議下的編織規(guī)則；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型的一種具體實(shí)施方式的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的時(shí)空petri網(wǎng)的時(shí)空屬性描述圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模方法的一種具體實(shí)施方式的流程示意圖，該方法包括以下步驟：

步驟101：根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型；

其中，所述預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則包括表征各個(gè)所述方面網(wǎng)模型間執(zhí)行順序的組合規(guī)則，以及所述基本網(wǎng)模型與所述方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則。

需要說明的是，將方面網(wǎng)模型編織到基本網(wǎng)模型時(shí)，有三種不同的操作方式，即三種建議，分別可以為before、after以及around。其中before可以表示在基本網(wǎng)模型的令牌到達(dá)連接點(diǎn)位置，但計(jì)算還沒開始時(shí)，執(zhí)行方面網(wǎng)模型上的計(jì)算；after可以表示在基本網(wǎng)模型的令牌到達(dá)連接點(diǎn)位置且該點(diǎn)的程序計(jì)算已完成但還沒有離開該點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行方面網(wǎng)模型上的計(jì)算；around可以表示在基本網(wǎng)模型的令牌到達(dá)連接點(diǎn)位置時(shí)，基于抑制弧所連接的庫所中是否包括令牌，確定是否執(zhí)行方面網(wǎng)模型上的計(jì)算。若是，則不執(zhí)行連接點(diǎn)上的計(jì)算，只執(zhí)行方面網(wǎng)模型上的計(jì)算；若否，則只有當(dāng)抑制弧所連接的庫所中不包含令牌時(shí)，才會執(zhí)行連接點(diǎn)上的計(jì)算。

上述基本網(wǎng)模塊可以是指時(shí)空petri模型，其可以描述物理實(shí)體在時(shí)空位置上的變化；上述方面網(wǎng)模型可以是指基于擴(kuò)展混成petri模型的方面網(wǎng)模型，其將連續(xù)變遷關(guān)聯(lián)速率函數(shù)，引入抑制弧和測試弧，便于cps的建模和分析，可滿足一定條件下的cps建模需求。

上述組合規(guī)則可以解決方面網(wǎng)模型間的沖突問題，該沖突問題可以是指同一連接點(diǎn)織入多個(gè)建議類型相同的方面網(wǎng)時(shí)，由于方面網(wǎng)模型間關(guān)系并非獨(dú)立可能產(chǎn)生的沖突問題。組合規(guī)則可以基于約束關(guān)系，將多個(gè)方面網(wǎng)模型進(jìn)行組合，確定多個(gè)方面網(wǎng)模型間的執(zhí)行順序。上述約束關(guān)系具體可以為先后關(guān)系、并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系以及迭代關(guān)系。

上述編織規(guī)則可以正確將方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型中，其可以根據(jù)選擇的建議，即before、after以及around中的一種，以變遷作為切入點(diǎn)，將方面網(wǎng)模型正確無誤地編織入基本網(wǎng)模型中，得到cps模型。

作為一種具體實(shí)施方式，上述根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型的過程可以具體為：根據(jù)所述組合規(guī)則，確定多個(gè)所述方面網(wǎng)模型間的執(zhí)行順序，所述執(zhí)行順序包括先后關(guān)系、并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系以及迭代關(guān)系；基于預(yù)設(shè)構(gòu)建編織算法以及所述編織規(guī)則，以變遷為切入點(diǎn)，將所述方面網(wǎng)模型編織入所述基本網(wǎng)模型，得到所述cps模型。

需要說明的是，執(zhí)行順序也可以是指方面網(wǎng)模型間的約束關(guān)系，具體地，a、b均為方面網(wǎng)模型，此時(shí)，先后關(guān)系可以表示為a→b，表示方面網(wǎng)模型b必須在方面網(wǎng)模型a執(zhí)行完之后才可執(zhí)行；并發(fā)關(guān)系可以表示為a||b，表示方面網(wǎng)模型a、b之間不存在直接關(guān)系，可以同時(shí)執(zhí)行；選擇關(guān)系可以表示為a|b，表示方面網(wǎng)模型a或方面網(wǎng)模型b中只有一個(gè)可以執(zhí)行；迭代關(guān)系可以具體表示為a*b，表示方面網(wǎng)模型b會在方面網(wǎng)模型a中迭代執(zhí)行。

此時(shí)，上述組合規(guī)則可以具體參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的方面網(wǎng)模型組合規(guī)則。如圖2所示，ani和anj表示方面網(wǎng)模型，圖中分別給出了先后關(guān)系、并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系以及迭代關(guān)系的組合規(guī)則，具體可以參見圖中相應(yīng)內(nèi)容。

顯而易見地，上文只給出了兩個(gè)方面網(wǎng)模型的約束關(guān)系，而當(dāng)方面網(wǎng)模型的數(shù)量大于兩個(gè)時(shí)，相應(yīng)的約束關(guān)系和組合規(guī)則可以根據(jù)本申請中給出的約束關(guān)系和組合規(guī)則推導(dǎo)出來，在此不再贅述。

考慮到以庫所為切入點(diǎn)，基于相應(yīng)建議，將方面網(wǎng)進(jìn)行編織時(shí)，無法保證系統(tǒng)的安全性的問題，且同一切入點(diǎn)進(jìn)行編織時(shí)的沖突問題，可以選擇變遷為切入點(diǎn)，利用預(yù)設(shè)編織規(guī)則來進(jìn)行編織。

上述預(yù)設(shè)編織算法以及相應(yīng)建議下的編織規(guī)則可以參見圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的方面網(wǎng)編織規(guī)則算法以及相應(yīng)建議下的編織規(guī)則。如圖3所示，分別給出了before、after以及around建議下的編織規(guī)則。

可以看出，基于約束關(guān)系的組合規(guī)則，確定了各個(gè)方面網(wǎng)模型的執(zhí)行順序，使得方面網(wǎng)模型組合時(shí)不會發(fā)生沖突；以變遷為切入點(diǎn)，基于相應(yīng)建議，給出不同的編織規(guī)則，使得方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型時(shí)不會發(fā)生沖突。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模的方法，根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型；其中，預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則包括表征各個(gè)方面網(wǎng)模型間執(zhí)行順序的組合規(guī)則，以及基本網(wǎng)模型與方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則。該方法利用方面網(wǎng)間模型間的組合規(guī)則，明確了方面網(wǎng)間的執(zhí)行順序，克服了方面網(wǎng)間的沖突；利用基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則，可以正確無沖突地將方面網(wǎng)編織入系統(tǒng)中，克服了基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型間的沖突，進(jìn)而保證了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，上述方面網(wǎng)模型的建立過程可以具體為：基于混成petri網(wǎng)，將連續(xù)變遷與速率函數(shù)相關(guān)聯(lián)，且引入抑制弧和測試弧，得出擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型；根據(jù)預(yù)定義方面網(wǎng)模型以及所述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型，得出所述方面網(wǎng)模型；

其中，上述預(yù)定義方面網(wǎng)模型為ani＝{p_in,p_out,pc,ad,intro}，pc＝{tcut,pcut}，ad＝{before,after,around}，p_in、p_out表示方面網(wǎng)的輸入輸出端口，tcut、pcut分別為變遷切入點(diǎn)和庫所切入點(diǎn)，before、after、around為方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型的操作方式，intro為基于擴(kuò)展混成petri網(wǎng)的模塊；

需要說明的是，可以將cps的橫切關(guān)注點(diǎn)表示為一個(gè)模塊，稱為方面。

p_in、p_out可以用于連接基本網(wǎng)模型；ad＝{before,after,around}是指滿足切入點(diǎn)描述的連接點(diǎn)上觸發(fā)執(zhí)行的操作，具體介紹可以參見上文相應(yīng)內(nèi)容，在此不再贅述。

上述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型為ehpn＝{p,t,pre,post,h,τ,ai,at,m0}，τ包括離散變遷，以及連續(xù)變遷對應(yīng)的時(shí)間延遲和激發(fā)速率；ai為抑制弧集合，at為測試弧集合。

可以理解的是，p、t、pre、post、h以及m0與混成petri網(wǎng)的相應(yīng)參數(shù)定義相同。τ可以包括離散變遷，連續(xù)變遷對應(yīng)的時(shí)間延遲及激發(fā)速率，對離散變遷τ可以表示為t→r^≥0的映射，即其將每一個(gè)變遷與一個(gè)非負(fù)實(shí)數(shù)dj相關(guān)聯(lián)，表示變遷的延遲時(shí)間，例如，變遷在t最近一次使能的時(shí)間為j，則變遷t只能在時(shí)間點(diǎn)t+j完成激發(fā)；對連續(xù)變遷τ可以表示為t→v，v可以為常量，也可以為速率函數(shù)，表示激發(fā)速率。

ai可以是指庫所pi到變遷tj的抑制弧集合，當(dāng)抑制弧所連接的輸入庫所中的令牌數(shù)目大于或等于弧的權(quán)重時(shí)，則抑制該弧所連接的變遷激發(fā)。抑制弧權(quán)重可以表示為ai(pi,tj)。at可以是指測試弧集合，測試弧可以起到檢測作用。測試弧的權(quán)重可以表示為at(pi,tj)。

引入抑制弧和測試弧的概念，可以增加混成petri網(wǎng)的表達(dá)能力。例如，對于抑制弧來說，其對應(yīng)的輸入庫所pi為離散庫所，且ai(pi,tj)＝1，則可以判斷其是一個(gè)零測試弧，即只有pi中的令牌個(gè)數(shù)m(pi)＝0時(shí)，庫所對應(yīng)的變遷才會被激發(fā)。

且為了連續(xù)輸入庫所增加一個(gè)零測試功能，可以將無窮小但不為空的權(quán)重表示為0⁺。權(quán)值為0⁺的抑制弧，僅當(dāng)連續(xù)庫所的標(biāo)識位0時(shí)，變遷才會被激發(fā)，故連續(xù)輸入庫所的弧權(quán)值范圍可以為r^≥0∪{0⁺}。

顯而易見地，雖然將連續(xù)變遷與速率函數(shù)相關(guān)聯(lián)，以及引入抑制弧和測試弧的概念，可以便于cps建模和分析，但是，也使得變遷的激發(fā)規(guī)則發(fā)生變化，基于抑制弧和測試弧的定義，變遷的激發(fā)規(guī)則除了滿足基本激發(fā)規(guī)則外，還需滿足額外的激發(fā)規(guī)則，即當(dāng)pi∈ai(tj)時(shí)，m(pi)＜ai(pi,tj)；當(dāng)pi∈at(tj)，m(pi)≥at(pi,tj)。

為了更好地介紹擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型，下面將結(jié)合圖4進(jìn)行介紹，圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型的一種具體實(shí)施方式的示意圖。

如圖4所示，該模型包括p1、p2、p3以及p4共4個(gè)庫所，t1、t2、t3以及t4共4個(gè)變遷，t1和t2為庫所變遷，d值均為20，t3以及t4為連續(xù)變遷，激發(fā)速率分別為v＝2和v＝3，庫所和變遷之間利用有向弧連接。

cps模型可以由方面網(wǎng)模型和基本網(wǎng)模型相融合得到，為了描述物理實(shí)體時(shí)空位置的變化，基本網(wǎng)模型優(yōu)選地可以為時(shí)空petri網(wǎng)模型。

作為一種具體實(shí)施方式，上述基本網(wǎng)模型可以為stpn＝{p,t,f,∑,c,wi(p,t),wo(t,p),g,d(t),m0}；

其中，p＝{p1,p2,p3...pn}為庫所的非空有限集合，t＝{t1,t2,t3...tn}為變遷的非空有限集合，f為有向弧的有限集合，f包括標(biāo)準(zhǔn)弧集合fs和抑制弧集合fi，∑＝((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))∪δ∪ins為顏色集合的非空有限集合，((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))為空間顏色集，σ∈(l1×l2×...ld)表示物理實(shí)體的空間位置，θ∈(θ1×θ2×...θd)表示物理實(shí)體間的行進(jìn)方向，δ表示物理實(shí)體的其它屬性和功能信息，ins表示物理實(shí)體接收到的指令，wi(p,t)為庫所p至變遷t的輸入弧函數(shù)，wo(t,p)為變遷t至庫所p的輸出弧函數(shù)，d(t)＝[α(t),β(t)]表示每個(gè)變遷從使能到觸發(fā)所需等待的時(shí)間區(qū)間。

需要說明的是，c可以是指顏色函數(shù)，可以表示為p→∑，表示對于其對應(yīng)的顏色令牌集合為c(p)∈∑，其中，c(p)ms表示c(p)的多重集。

g可以是指保衛(wèi)函數(shù)，可以表示為t→exp，其表示對于均對應(yīng)布爾類型的表達(dá)式。

wi(p,t)可以是指庫所p至變遷t的輸入弧函數(shù)，其中，p×t→expc表示變遷發(fā)生時(shí)從輸入庫所中移除的顏色令牌和個(gè)數(shù)，expc表示多重顏色集c(p)ms的弧表達(dá)式。

wo(t,p)可以是指變遷t至庫所p的輸出弧函數(shù)，t×p→expc表示變遷發(fā)生時(shí)輸出庫所產(chǎn)生的顏色令牌和個(gè)數(shù)。

d(t)＝[α(t),β(t)]可以是指對于變遷t∈t，需要等待d(t)時(shí)間才能觸發(fā)。m0可以是指初始化函數(shù)，可以表示為p→exp，將對于到多重集c(p)ms的初始表達(dá)式上。

時(shí)空petri網(wǎng)模型的激發(fā)規(guī)則可以具體為：

其中，m(p)為時(shí)空petri網(wǎng)模型的可達(dá)標(biāo)識，m'(p)為變遷t(p)∈it在標(biāo)識m下使能，t(b)能達(dá)到的新可達(dá)標(biāo)識。

為了更好地介紹時(shí)空petri網(wǎng)的激發(fā)規(guī)則和時(shí)空屬性，下面將結(jié)合圖5進(jìn)行介紹，圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的時(shí)空petri網(wǎng)的時(shí)空屬性描述圖。

如圖5所示，庫所p和變遷t之間有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)弧，庫所p的初始為(20,10,“up”)，即當(dāng)前空間位置(20,10)處存在一個(gè)物理實(shí)體，物理實(shí)體的移動方向?yàn)樗较蛏?；變遷t的使能條件為：if(x＝20andy<20anddir＝“up”)then(x,y+1,dir)elseempty，即如果物理實(shí)體的當(dāng)前位置的縱坐標(biāo)小于20且移動方向?yàn)樗较蛏?，則保持使能狀態(tài)，在時(shí)間區(qū)間[2,4]內(nèi)觸發(fā)。變遷觸發(fā)后，庫所p中產(chǎn)生新的令牌(20,11，“dir”)，這樣便模擬了物理實(shí)體向前移動一個(gè)單位。

可以看出，在petri網(wǎng)的基礎(chǔ)上，引入空間顏色集合，用于表示物理實(shí)體的時(shí)空屬性，得到時(shí)空petir網(wǎng)模型，這樣可以描述物理實(shí)體在空間位置上的變化。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模方法，基于混成petri網(wǎng)，將連續(xù)變遷關(guān)聯(lián)速率函數(shù)，且引入抑制弧和測試弧，以提高混成petir網(wǎng)的表達(dá)能力，便于對cps建模的建立和分析。

下面對本發(fā)明實(shí)施例提供的cps建模裝置進(jìn)行介紹，下文描述的cps建模裝置與上文描述的cps建模方法可相互對應(yīng)參照。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模裝置的結(jié)構(gòu)框圖，參照圖6cps建模裝置可以包括：

融合模塊61，用于根據(jù)預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則，將預(yù)先建立的基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型進(jìn)行融合，得到cps模型；

其中，上述預(yù)設(shè)模型融合規(guī)則包括表征各個(gè)方面網(wǎng)模型間執(zhí)行順序的組合規(guī)則，以及基本網(wǎng)模型與方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則。

可選地，上述融合模塊包括：

組合單元，用于根據(jù)組合規(guī)則，確定多個(gè)方面網(wǎng)模型間的執(zhí)行順序，執(zhí)行順序包括先后關(guān)系、并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系以及迭代關(guān)系；

編織單元，用于基于預(yù)設(shè)構(gòu)建編織算法以及編織規(guī)則，以變遷為切入點(diǎn)，將方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型，得到cps模型。

可選地，還包括：

方面網(wǎng)模型建立模塊，用于基于混成petri網(wǎng)，將連續(xù)變遷與速率函數(shù)相關(guān)聯(lián)，且引入抑制弧和測試弧，得出擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型；根據(jù)預(yù)定義方面網(wǎng)模型以及所述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型，得出方面網(wǎng)模型；

其中，上述預(yù)定義方面網(wǎng)模型為ani＝{p_in,p_out,pc,ad,intro}，pc＝{tcut,pcut}，ad＝{before,after,around}，p_in、p_out表示方面網(wǎng)的輸入輸出端口，tcut、pcut分別為變遷切入點(diǎn)和庫所切入點(diǎn)，before、after、around為方面網(wǎng)模型編織入基本網(wǎng)模型的操作方式，intro為基于擴(kuò)展混成petri網(wǎng)的模塊；

上述擴(kuò)展混成petri網(wǎng)模型為ehpn＝{p,t,pre,post,h,τ,ai,at,m0}，τ包括離散變遷，以及連續(xù)變遷對應(yīng)的時(shí)間延遲和激發(fā)速率；ai為抑制弧集合，at為測試弧集合。

可選地，上述基本網(wǎng)模型為stpn＝{p,t,f,∑,c,wi(p,t),wo(t,p),g,d(t),m0}；

其中，p＝{p1,p2,p3...pn}為庫所的非空有限集合，t＝{t1,t2,t3...tn}為變遷的非空有限集合，f為有向弧的有限集合，f包括標(biāo)準(zhǔn)弧集合fs和抑制弧集合fi，∑＝((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))∪δ∪ins為顏色集合的非空有限集合，((l1×l2×...ld)×(θ1×θ2×...θd))為空間顏色集，σ∈(l1×l2×...ld)表示物理實(shí)體的空間位置，θ∈(θ1×θ2×...θd)表示物理實(shí)體間的行進(jìn)方向，δ表示物理實(shí)體的其它屬性和功能信息，ins表示物理實(shí)體接收到的指令，wi(p,t)為庫所p至變遷t的輸入弧函數(shù)，wo(t,p)為變遷t至庫所p的輸出弧函數(shù)，d(t)＝[α(t),β(t)]表示每個(gè)變遷從使能到觸發(fā)所需等待的時(shí)間區(qū)間。

可選地，上述基本網(wǎng)模型的激發(fā)規(guī)則為：

本發(fā)明實(shí)施例所提供的cps建模的裝置，該裝置利用方面網(wǎng)間模型間的組合規(guī)則，明確了方面網(wǎng)間的執(zhí)行順序，克服了方面網(wǎng)間的沖突；利用基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型間的編織規(guī)則，可以正確無沖突地將方面網(wǎng)編織入系統(tǒng)中，克服了基本網(wǎng)模型和方面網(wǎng)模型間的沖突，進(jìn)而保證了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(ram)、內(nèi)存、只讀存儲器(rom)、電可編程rom、電可擦除可編程rom、寄存器、硬盤、可移動磁盤、cd-rom、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

以上對本發(fā)明所提供的cps建模的方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。