舰载机弹药保障作业调度的形式化建模与验证
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金钊(1990-), 男, 博士, 讲师, CCF专业会员, 主要研究领域为形式化方法, 程序逻辑. ;金璐(2001-), 女, 硕士生, CCF学生会员, 主要研究领域为形式化验证, 交互式定理证明. ;张博闻(1995-), 男, 博士, 主要研究领域为计算机程序的形式化验证, 交互式定理验证工具. ;吴庆顺(1996-), 男, 博士生, 主要研究领域为强化学习, 时空数据处理, 人机融合智能. ;冯朔(1987-), 男, 博士, 讲师, 主要研究领域为软件缺陷预测, 形式化方法. ;李冠峰(1974-), 男, 研究员, 主要研究领域为特种装备研制, 船舶装备总体. ;徐明亮(1981-), 男, 博士, 教授, 博士生导师, CCF专业会员, 主要研究领域为计算机图形学, 多媒体, 人工智能.

通讯作者:

徐明亮, E-mail: iexumingliang@zzu.edu.cn

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(62325602, 62302459, 62036010, 61972362, 62372416)


Formal Modeling and Verification of Carrier-borne Aircraft Ammunition Support Operation Scheduling
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    摘要:

    航母舰载机弹药保障作业的智能规划作为一种高效能航保作业调度方法, 是助推航母工程先进技术建设发展的重要途径之一. 高安全攸关属性下作业规划方案的正确性保证已经逐渐成为制约其实际应用部署安全的关键技术瓶颈. 针对方案正确性验证中存在的弹药保障系统难建模、作业执行行为难描述、形式验证工具难实现等挑战, 基于分离逻辑的思想, 提出一种弹药保障系统的行为模型, 并利用定理证明器Coq对作业规划方案进行形式化验证. 首先提出一个符合弹药保障作业特征的序列化双层资源堆模型; 基于该模型, 构造一套可用于描述作业执行行为的建模语言及其操作语义; 最后在Coq中实现一种证明辅助工具. 通过几个典型弹药保障作业规划方案的交互式证明实例, 验证工具的可用性与工程实用性.

    Abstract:

    As an efficient scheduling method, the intelligent planning of ammunition support operation of carrier-borne air craft is an important way to boost the development of advanced technology of aircraft carrier engineering. Ensuring the correctness of operation planning schemes under the high safety-critical attribute has gradually become the key technical bottleneck restricting the security of their practical application deployments. Aiming at the challenges posed by the difficulties in modeling ammunition support systems, describing operation execution behavior, and realizing formal verification tools, this study proposes a behavior model for ammunition support systems based on the separation logic idea, where the theorem prover Coq is employed to conduct formal verification on the operation planning scheme. First, a serialized two-tier resource heap model that conforms to the characteristics of ammunition support operation is proposed. Subsequently, a set of modeling language and operational semantics are constructed based on this model to describe job execution behavior. Finally, a proof assistant tool is implemented in Coq. The usability and engineering practicability of the tool are verified by interactive demonstrations of several typical ammunition support operation planning schemes.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

金钊,金璐,张博闻,吴庆顺,冯朔,李冠峰,徐明亮.舰载机弹药保障作业调度的形式化建模与验证.软件学报,2024,35(9):4100-4122

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  • 收稿日期:2023-09-11
  • 最后修改日期:2023-10-30
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  • 在线发布日期: 2024-01-05
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