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基于模型的安全相关系统仿真方法的研究与应用

作　者: 刘志盼
导　师: 吕旭东；陈祥献
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 安全相关系统 模型 仿真 CBTC系统 仿真测试平台
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 29次
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内容摘要


随着计算机技术的快速发展,计算机被越来越多地用于安全相关系统的开发中,而安全相关系统通常被应用在铁路、航空航天、军事、工业控制等对安全性要求严格,与人民的生命财产安全息息相关的领域中,其特殊的应用领域和安全特性要求我们必须对安全相关系统进行有效、深入的研究,使它们能够有效地为经济社会的发展服务。基于通信的列车运行控制系统(CBTC)就是一种典型的安全相关系统,本文以CBTC系统为例来探求安全相关系统的研究方法。CBTC系统的结构和功能非常复杂,当前国内还没有自主研发的产品。随着城市规模的扩大和城市人口的激增,发展城市轨道交通,开发适合中国国情和路情的CBTC系统已经迫在眉睫,成为解决日益严重的城市交通问题的唯一途径。本文将基于模型的仿真方法应用到CBTC系统的自主研发中,基于CBTC系统的模型利用仿真方法建立一个仿真测试平台,对自主研发的CBTC系统进行集成和测试验证,并给出了完整的研究方法。论文的主要工作如下：1.介绍课题的研究背景,阐述进行CBTC系统自主研发的必要性,阐述利用基于模型的仿真方法来建立CBTC仿真测试平台的目的和意义。2.详细介绍了开发CBTC仿真测试平台所涉及到的技术。3。通过对CBTC系统进行抽象和分析,建立仿真模型,并进行模块划分。然后,对各模块的功能进行简要的介绍。4.通过建模和仿真技术相结合的方法实现CBTC仿真测试平台各模块的功能,从而构建CBTC仿真测试平台。5.利用构建的CBTC系统仿真测试平台对自动列车防护(ATP)软件的安全功能进行测试和验证,测试实验的结果说明：在安全相关系统的自主研发阶段,利用基于模型的仿真方法对其进行深入的研究是一种有效的手段。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1. 绪论  11-16
  1.1 课题的研究背景  11-12
  1.2 国内外的研究现状  12-15
    1.2.1 安全相关系统  12-13
    1.2.2 CBTC系统  13-14
    1.2.3 系统仿真技术  14-15
  1.3 论文的主要内容  15-16
2 CBTC仿真测试平台开发技术基础  16-28
  2.1 CBTC系统模型  16-18
  2.2 列车模型  18-20
    2.2.1 单质点列车模型  18-19
    2.2.2 多质点列车模型  19-20
  2.3 WPF技术  20-21
  2.4 WCF技术  21-23
  2.5 故障注入技术  23-25
    2.5.1 故障注入技术的发展  23
    2.5.2 故障注入技术的分类  23-24
    2.5.3 故障注入工具  24-25
  2.6 POWERSHELL脚本开发技术  25-27
    2.6.1 PowerShell与应用程序的交互技术  26-27
    2.6.2 PowerShell与COM对象交互技术  27
  2.7 本章小结  27-28
3 基于CBTC模型的仿真测试平台设计  28-40
  3.1 平台开发需求分析  28-30
  3.2 平台开发总体设计  30-32
    3.2.1 平台架构设计  30
    3.2.2 功能构成设计  30-32
  3.3 模拟环境仿真模块  32-36
    3.3.1 列车仿真功能  32-34
    3.3.2 轨旁设备仿真功能  34-35
    3.3.3 轨旁线路仿真功能  35-36
  3.4 平台接口仿真模块  36-37
  3.5 故障-安全功能测试工具  37-39
    3.5.1 测试方法和原理  37
    3.5.2 测试工具设计  37-38
    3.5.3 测试工具执行流程  38-39
  3.6 本章小结  39-40
4 基于CBTC模型的仿真测试平台实现与应用  40-72
  4.1 模拟环境仿真  40-55
    4.1.1 列车仿真  40-52
    4.1.2 轨旁设备仿真  52-54
    4.1.3 轨旁线路仿真  54-55
  4.2 平台接口仿真  55-58
    4.2.1 平台软件与业务软件的数据接口  55-56
    4.2.2 平台软件与业务软件的函数接口  56-58
  4.3 故障-安全功能测试工具  58-68
    4.3.1 故障注入测试用例设计  58-60
    4.3.2 故障模型库  60-61
    4.3.3 测试用例离线生成器  61-63
    4.3.4 自动故障注入控制器  63-65
    4.3.5 故障注入接口 #S5  65-66
    4.3.6 故障仿真器  66-67
    4.3.7 测试结果收集器  67-68
  4.4 测试实验  68-71
    4.4.1 实验设计  68-69
    4.4.2 测试结果  69-71
  4.5 本章小结  71-72
5 工作总结与展望  72-74
  5.1 工作总结  72-73
  5.2 后续展望  73-74
参考文献  74-77
作者简介  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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