[发明专利]基于时态描述逻辑ALC-μ的语义物联网服务验证方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于时态描述逻辑ALC‑μ的语义物联网服务验证方法和系统，方法包括：根据构建包含语义物联网服务的背景知识库K；构建待验证的语义物联网服务性质的公式；建模得到状态转移系统模型M；将待验证的语义物联网服务中的原子服务的语义进行断言；根据断言集合对在设定状态S下的状态转移系统模型M性质的正确性进行验证。发明将描述逻辑ALC的推理机制与μ演算模型检测算法结合起来，给出相应的时态描述逻辑ALC‑μ及其模型检测算法；一方面使用ALC‑μ公式对所期望的性质进行刻画，另一方面参照ALC‑μ的解释结构引入状态迁移系统，作为待检测的系统模型，弥补了传统验证方法没有考虑对命题描述不充分的局限性。

技术领域

本发明涉及语义物联网服务验证方法，具体涉及一种基于时态描述逻辑ALC-μ的语义物联网服务验证方法和系统。

背景技术

物联网是一种可以实现全球共享物信息的互联网应用。在物联服务的建模和验证是物联网中一项重要的研究方面。现阶段可以将时间自动机作为建模工具，分别将要检测和要控制的物理环境实体以及不同种类的物联网服务独立建模，来表现他们的独立性和自主性。虽然现今已有使自动机的形式对环境实体和物联网服务的行为进行建模，并用时间自动机来刻画和组合它们与环境实体的交互。但由于物的信息表现形式多样化和物的信息使用主体的理解能力不足，对这一点可以引入语义这一概念，将语义与物联网服务相结合进行研究。这样既可以有效刻画出物联网服务进行建模和验证又可以提高物的信息使用主体的理解能力。

模型检测是一种形式化的验证技术，它用形式化方法精确地证明一个系统能够按照预定目标正确工作。模型检测是用状态迁移系统表示待检测的系统行为，用逻辑公式表示所需要检测系统的期望性质。该问题本质是对系统模型状态空间进行全搜索，检测系统的某一个状态是否满足人们所希望一个性质。模型检测具有完全自动，支持部分验证，给出不满足规格的反例等优点而且现在模型检测工具的也比较成熟，已经可以实现自动化的验证。

模态/时序逻辑是模型检测的基础，常用的模态逻辑有计算树逻辑，命题线性时态逻辑和命题μ-演算。计算树逻辑(CTL-Computation Tree Logic)是一种分支时序逻辑，CTL可以描述状态的前后关系和分支情况。描述一个状态的基本元素是源自命题符号。

而无论在传统的时态逻辑CTL，LTL和命题μ-演算的模型检测中他们的一个共同特点就是基于命题逻辑来说的，但命题逻辑的描述能力是有一定局限性的。命题逻辑是不可判定的，从一定程度上来说它的描述能力和判定能力有着一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于时态描述逻辑ALC-μ的语义物联网服务验证方法和系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于时态描述逻辑ALC-μ的语义物联网服务验证方法，包括如下步骤：

步骤S1：根据语义物联网服务的应用环境和描述逻辑方法构建包含语义物联网服务的背景知识库K；

步骤S2：根据时态描述逻辑ALC-μ公式φ₁对背景知识库K中待验证的语义物联网服务的性质进行描述，得到待验证的语义物联网服务性质的公式φ₂；

步骤S3：根据待验证的语义物联网服务性质的公式φ₂进行建模，得到状态转移系统模型M；

步骤S4：将待验证的语义物联网服务中的原子服务的语义进行断言，并构造符合原子服务的断言集合，并将断言集合存入背景知识库K中；

步骤S5：根据断言集合对在设定状态S下的状态转移系统模型M性质的正确性进行验证。