国际科技合作与交流专项项目(2010DFB10930)
- 作品数：12 被引量：45H指数：4
- 相关作者：关永张杰施智平李晓娟王瑞更多>>
- 相关机构：首都师范大学北京化工大学北京航空航天大学更多>>
- 发文基金：国际科技合作与交流专项项目国家自然科学基金北京市教委科学研究与科研基地建设项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术更多>>
- 机器人操作系统ROS通信层的弱终止性验证被引量：4
- 2016年
- 机器人操作系统ROS是一个基于Linux的开源次级操作系统.ROS提供硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间消息传递、程序发行包管理.ROS的出现为机器人软件的二次开发、利用提供了可能性.ROS的通信层既要传递请求,又要传递处理请求完成后的结果数据.所以ROS通信是机器人能否正常工作的关键因素.本文通过概率模型检验的方法对通信中订阅节点、发布节点和信息传递过程进行了抽象建模.分析通信模型中各节点各状态的弱终止性.分析系统在不同任务负载繁忙程度下,通信任务完成所花费的时间.
- 李涛关永王瑞李晓娟
- 关键词：ROS
- 用LTL模型检验的方法验证SpaceWire检错机制被引量：7
- 2012年
- SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线协议,对SpaceWire设计正确性与可靠性要求极高,由于传统的验证方法,存在不完备性等缺陷,对SpaceWire的严格验证一直是备受关注的问题之一。模型检验以其验证的完备性得到设计人员的重视。提出用线性时态逻辑(LTL)模型检验的方法验证SpaceWire系统的检错机制。在检错模块中,该方法与用分支时态逻辑(CTL)验证方法相比,BDD分配数和状态数明显减少,提高了验证效率,还验证了错误优先级;对检错模块处理的五种错误的发生进行验证,验证结果均为正确。该方法实现了对检错机制的完备性验证。
- 董玲玲关永李晓娟施智平张杰华伟
- 关键词：形式化验证
- 基于PRISM的分布式实时操作系统任务调度的形式化验证被引量：3
- 2015年
- 大规模集成电路工艺技术的飞跃发展,掀起了计算机快速发展广泛普及的浪潮,同时又向计算机网络、巨型计算机、智能化方向以及分布式实时处理方向发展.其中,分布式实时系统的需求在各个领域的需求都不断扩大,于是,分布式实时操作系统也随之产生.为了保证设计的可靠性和正确性,通过模型检测的方法对分布式实时操作系统的任务调度建立马尔科夫决策过程(MDP)模型,并以机器人分布式实时操作系统为例,用概率计算树逻辑(PCTL)对一些关键属性进行描述,通过PRISM平台对任务的可调度性进行验证和分析.通过将验证和分析得到的量化结果不断反馈给设计人员,以反馈得到的结果为依据,设计人员可以作出相应的策略,进一步提高设计的可靠性和正确性.
- 霍燕燕关永李晓娟王瑞张杰魏洪兴
- 关键词：分布式实时操作系统任务调度概率模型检测PRISM
- 运用定理证明的形式化方法验证SpaceWire编码电路被引量：10
- 2012年
- 我国空间太阳望远镜(SST)项目采用了SpaceWire作为传输总线,目前针对SpaceWire总线的验证主要采用测试和模拟等传统的方法,这类验证方法是不完备的.本文旨在对SST项目中SpaceWire总线的DS编码电路是否如实地实现标准中的规范要求进行验证,运用定理证明的形式化方法,在HOL4工具上对该电路的设计实现与规范要求的一致性进行验证,克服了传统验证方法的局限性.
- 李黎明关永吴敏华张杰施智平
- 关键词：形式化验证定理证明高阶逻辑
- RGMP-ROS混合机器人操作系统节点间通信的形式化验证被引量：6
- 2015年
- 在机器人研发领域,通过将ROS机器人操作系统移植到Linux操作系统上可以解决工业机器人控制器软件模块化问题,但是,运行在Linux系统上的ROS不具有实时性,无法满足机器人运动的实时控制需求.RGMP-ROS是一个应用于工业机器人控制器的混合操作机器人系统,它能够解决ROS系统移植到Linux系统后的非实时性问题.因此,对RGMP-ROS混合操作系统的实时性验证有重要的意义.本文提出运用模型检测方法对RGMP-ROS系统节点间的通信进行验证.首先,对节点通信过程中的各部分建立时间自动机模型.然后用计算树逻辑公式对节点之间通信的可达性以及通信时间进行了形式化描述.最后在模型检测工具Uppaal中进行了验证.验证结果表明了RGMP-ROS系统具有实时性,可以满足实时性的需求.
- 王亚王瑞关永魏洪兴李晓娟张杰
- 关键词：时间自动机计算树逻辑UPPAAL
- 基于UPPAAL的认知机器人控制行为建模与验证被引量：8
- 2016年
- 随着机器人技术的高速发展,越来越多的人开始聚焦到认知机器人领域的研究,机器人系统中的两大研究领域主要是路径规划和任务规划,而传统的规划问题主要侧重于任务规划.本文的研究是在机器人基于行为的控制结构的基础上,提出机器人系统的任务规划层次框架.认知机器人的大部分的控制行为需要人的参与,这就要求这类机器人系统具有在线自适应的能力,而采用传统的验证方法验证其正确性和实时性上存在一定的局限性.采用形式化方法对认知机器人系统的简单实例建模并验证几个重要的属性,采用时间自动机对系统进行形式化的描述,并结合符号化模型检测工具Uppaal进行验证.针对系统的重要属性采用计算树逻辑的形式表述.
- 巩卫卫王瑞李晓娟
- 关键词：UPPAAL
- 串联机器人雅可比矩阵的高阶逻辑形式化被引量：4
- 2016年
- 机器人雅可比矩阵是描述机器人运动性能的重要参数,保证机器人雅可比矩阵的描述、求解及分析的正确性和可靠性非常重要.然而传统的数值计算与计算机代数符号方法不能给出100%精确和完备的分析与验证.基于高阶逻辑定理证明技术固有的高可靠性和证明完备性,以运动旋量和串联机器人正向运动学指数积公式为数学基础,在高阶逻辑定理证明器HOL4中建立串联机器人正向运动学的形式化模型,对其旋量法描述的速度雅可比矩阵进行严格的形式化分析与验证.最后通过对Stanford机器人的雅可比矩阵的形式化分析,说明本文形式化工作的实用性和正确性.
- 杨秀梅施智平吴爱轩关永叶世伟张杰
- 关键词：形式化验证
- 穿刺机器人运动安全性的形式化分析与建模
- 2018年
- 混成系统是实时嵌入式系统的重要子类,其行为中存在连续变化和离散跳转混杂的情况,使得混成系统行为复杂,安全性难以掌握。近年来,混成系统在医疗环境中得到越来越广泛的应用。其中,医疗机器人的穿刺运动控制系统呈现高度复杂的混成性,如果机器人在穿刺过程中失控将导致不可挽回的严重后果。因此穿刺机器人运动行为的安全性设计成为了亟需解决的问题。首先根据穿刺机器人的运动学设计,将机器人的复杂运动分解。然后基于微分动态逻辑理论从混成系统的角度出发对穿刺机器人的运动控制系统进行了形式化建模与分析,并使用证明工具KeYmaera归纳出微分不变式,获得了控制模型的参数约束。最后提出了针对机器人运动到某一靶目标区域这类运动学问题的一般性验证模型。
- 孙浩然施智平关永关永
- 关键词：混成系统医疗机器人形式化验证
- GJK算法的一种特殊情形的形式化验证和应用被引量：3
- 2015年
- 计算几何算法经常用于机器人避碰运动规划等安全攸关领域,对这些算法进行正确性证明非常重要.用形式化方法对算法进行验证是一种十分有效的手段,尤其是定理证明的方法用严格的数学公理和定理推理证明逻辑模型的性质,对所验证的性质而言是完备的.基于GJK算法设计了计算空间两条线段间距离的算法,用定理证明器HOL4对其相关的定义和定理进行形式化定义和证明,进而基于霍尔逻辑完成形式化表示和证明,对该算法的正确性实现了形式化验证.最后,给出了这一经过验证的算法在双臂机器人无碰撞运动规划中的应用.
- 安育龙施智平叶世伟李晓娟张杰魏洪兴
- 关键词：形式化方法机器人规划定理证明HOL
- 共形几何代数与机器人运动学的形式化被引量：3
- 2016年
- 共形几何代数作为一种新的几何表示和计算系统,它为经典几何提供了简洁、直观和统一的齐性代数框架,目前在现代科技的各个领域有很广泛的应用,但是利用共形几何代数进行计算和建模分析的传统方法如数值计算方法和符号方法存在计算不精确等问题.定理证明方法是一种验证系统正确性的严密的形式化方法.在高阶逻辑证明工具HOL-Light中建立共形几何代数系统的形式化模型,提出基本代数运算、几何体表示和几何变换等理论的相关逻辑定义和性质证明.最后为了说明共形几何代数形式化的有效性和实用性,基于共形几何逻辑模型对5R串联机器人的运动学反解进行形式化建模并提出验证方案.
- 马莎施智平关永李黎明邵振洲张杰
- 关键词：共形几何代数形式化验证定理证明运动学反解
