时间自动机关于LTL性质的符号化模型检测工具及其改进

许多系统需要在规定时间内响应外部发生的事件，并迅速完成对事件的处理，这样的系统称之为实时系统。实时系统经常出现在与生命财产安全息息相关的领域，如果无法及时响应外部事件，可能会造成十分严重的后果。如何保证实时系统的正确性、可靠性受到越来越广泛的关注。 模型检测是一种对系统进行形式化验证的算法，它可以自动的在模型状态空间中搜索不满足规范的路径或状态，设计者可以根据找到的反例修改系统设计，进而提高系统的可靠性。模型检测方法的主要瓶颈是状态爆炸，符号化方法和抽象是延缓状态爆炸发生的重要手段。 时间自动机是一种使用广泛的描述实时系统的数学模型， 时序逻辑LTL是是一种常用的针对实时和并发系统的规范语言，本文主要研究了时间自动机关于LTL性质的符号化模型检测方法，并实现了相应的模型检测工具CTAV。 CTAV以DBM作为表示符号化状态的数据结构，使用DBM的操作和运算完成符号化状态的生成、存储及比较等，它通过on-the-fly的方法在生成系统符号化状态空间的同时进行性质的检测。 本文还研究了最大上下界抽象等在模型检测中的使用，比较了不同的抽象在LTL模型检测中的效果。此外还针对符号化状态的特点，对模型检测过程进行了改进，避免了不必要的状态展开。 为了方便建模，CTAV对UPPAAL模型描述语言进行了支持，并针对检测过程中变量存储的各种情况，设计了一次索引和二次索引的方法提高读写变量的速度。