[发明专利]一种基于FQLTL语言的实例生成方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于FQLTL的实例生成方法，本方法获取系统设备集合、设备性质以及设备间关系等配置信息，通过遍历公式的语法树进行逻辑计算，判断每个对象/对象集合是否满足公式中所限定的范围，由最终得到的逻辑运算结果可以滤去恒真/恒假的集合,这些集合都无需进行下一步验证，留下真正需要验证的设备集合，也就是状态不确定的设备集合。包括如下步骤：对公式进行语法解析；预处理；遍历语法树，进行可满足性检查；输出可满足性检查结果。由于验证器无法进行包含范围的性质验证，而这种新的形式化语言中规定了需要验证集合的范围。故本发明解决了在验证项目中，从系统全部的设备集合缩减到真正待验证实例的问题。

技术领域

本发明属于软件工程的形式化验证技术领域，涉及一种基于FQLTL语言的实例生成方法。

背景技术

形式化方法是计算机科学的重要理论基础，它以严格的数学化和机械化方法为基础，对数学理论或者计算系统进行建模、规约和验证，并以此解决和改善一系列数学方面或者软件安全性方面的问题。近年来，随着形式验证技术和工具的发展，形式化方法在处理软件开发复杂性和提高软件可靠性方面已显示出无可取代的潜力，并被引入到如轨道交通、自动驾驶、航天等多种大规模验证的场景中。

模型检查是形式化验证的一个重要方法。其主要思想是对系统或模型的运行来创建一个有限自动机的抽象模型M，对要验证的性质创建形式语言描述的规范说明通过自动运行来判断模型M是否能满足即这里的规范一般采用时序逻辑如LTL、CTL进行描述。现实场景的形式化验证应用中的系统中往往有很多实体，常会需要描述这样的性质：某一类范围的实体需要满足一种时序逻辑。

FQLTL(Quantified Linear Temporal Logic over Finite Domain)语言：其语法语义中既包括了谓词逻辑的存在与全称量词，也包括了时序逻辑中的next、always、until等时序算子；且在语言中可以书写两类函数，一种是限定范围的函数，一种是表示实体状态的函数。这样的语言可以对特定范围内的实体进行时序性质规范的描述，适合用于描述同时具有范围和时序的性质。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于FQLTL的实例生成方法。根据一条FQLTL语言公式，对其进行解析，消去语言中量词和限定范围的部分，滤去恒真和恒假的结果，留下不确定的结果，得到多条待验证实例。

语言描述的是某类别某范围实体的性质，在验证中，本发明关注的是某一个具体实体是否满足上述性质；因此在验证性质是否满足的前一步，需要进行将实体类型映射到具体实例的操作，一类实体的一条性质可能会得到多条该实体待验的实例，也会有一些实例不需要验证；在进行将类型映射到具体实例的过程中，即对语言做可满足性检查过程；满足或者不满足均无需进行验证，只有不确定的结果才会被实例化出，通过验证器进行验证。

本发明提供了一种将语言实例化出待验证实例的方法，对应于如图1中的虚线框部分。

图2描述了实现本发明方法的系统架构图，核心为语法解析器、语义解释器和函数执行器三个部分，他们构成了整个实例化系统。

本发明方法主要包含如下步骤：

步骤1、对公式进行语法解析：

输入FQLTL公式，FQLTL的语法结构如下：

Formula::＝T|⊥|p|f|～Formula|

FormulaFormula|Formula#Formula|Formula→Formula|

ALL object Formula|SOME object Formula|object＝object|

PRE Formula|X Formula|Formula S Formula|Formula U Formula