信息物理融合系统协同设计方法

信息物理融合系统作为一种新型复杂信息系统，涉及多种计算模型的集成和协同工作，面临设计方法不统一、计算模型多样化、重用性差、复杂性高、难以验证等问题，使得开发较复杂系统的工作变得十分困难，甚至无法进行；或因为系统需求的不断变化或小组成员的流动导致项目失败，其协同设计是一个亟待解决的难题。针对异构环境下信息物理融合系统的协同设计，本书提出了一种结构化、可描述行为的开放性普适组件模型，用统一方法进行建模，引入可扩展描述方法，对各类组件用统一语法进行系统描述，并提出了多级开放组件模型的协同验证方法，确保模型真实地反映设计者的建模意图，尽早检测出可能会导致建模失败的设计错误。
本书适合从事信息物理融合系统建模与验证研究的科技工作者、从事物联网应用系统开发的设计者和工程师，以及计算机科学与技术专业研究生和本科生阅读。

陈付龙，博士，安徽师范大学教授、博士生导师，安徽省学术和技术带头人后备人选，安徽师范大学文津学者；现为安徽师范大学计算机与信息学院副院长，网络与信息安全安徽省重点实验室副主任；2008～2010年受国家留学基金委派遣在美国莱斯大学攻读联合培养博士学位，2011年于西北工业大学获得博士学位；主要研究信息物理融合系统及其安全；近年来主持和参与国家自然科学基金项目5项，主持安徽省自然科学基金项目、安徽省科技计划项目等科研课题10余项，在TDSC、WWW、MICPRO、CC、APN、KBS、JIIS等期刊和ICDM、WI、WISE、DEXA、PAKDD等会议上发表学术论文100余篇，获得14件发明、25件实用新型授权，登记23件软件著作权；作为主编或副主编出版教材12部；获安徽省教学成果奖一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项；担任CCF不错会员、ACM会员、IEEE会员、中国人工智能学会智能教育技术专委委员、安徽省计算机学会会员、安徽省计算机教育研究会常务理事、安徽省人工智能学会理事。

前言
章 信息物理融合系统概述
1.1 信息物理融合系统基本概念
1.1.1 定义
1.1.2 特性
1.1.3 相关术语
1.2 CPS应用领域
1.2.1 智能电网系统
1.2.2 智能交通系统
1.2.3 航空航天电子系统
1.2.4 智慧医疗系统
1.2.5 智能家电系统
1.2.6 环境监测
1.2.7 智能建筑
1.3 CPS体系结构和相关技术
1.3.1 CPS体系结构
1.3.2 CPS相关技术
1.4 CPS设计方法学研究
1.4.1 CPS设计中存在的问题
1.4.2 国外研究情况
1.4.3 国内研究情况
1.4.4 基于UML的建模与验证
1.4.5 基于Petri网的建模与验证
1.4.6 基于自动机的建模与验证
参考文献
第2章 CPS建模方法与工具
2.1 CPS建模方法概述
2.1.1 基于函数及方程的CPS建模方法
2.1.2 面向对象与面向角色的CPS建模方法
2.1.3 基于组件的CPS建模方法
2.1.4 分层与协同的CPS建模方法
2.2 Ptolemy Ⅱ
2.2.1 Ptolemy Ⅱ简介
2.2.2 Ptolemy Ⅱ建模环境
2.2.3 Ptolemy Ⅱ特点
2.3 Modelica
2.3.1 Modelica简介
2.3.2 Modelica建模环境
2.3.3 Modelica特点
2.4 Simulink
2.4.1 Simulink简介
2.4.2 Simulink建模环境
2.4.3 Simulink特点
2.5 LabVIEW
2.5.1 LabVIEW简介
2.5.2 LabVIEW建模环境
2.5.3 LabVIEW特点
2.6 Multisim
2.6.1 Multisim简介
2.6.2 Multisim建模环境
2.6.3 Multisim特点
2.7 Acumen
2.7.1 Acumen简介
2.7.2 Acumen建模环境
2.7.3 Acumen特点
2.8 其他建模工具
2.8.1 Afra
2.8.2 Hydla
2.8.3 HyST
参考文献
第3章 CPS组件协同建模
3.1 CPS建模框架
3.1.1 CPS空间模型
3.1.2 CPS组件层次框架
3.2 CPS异元组件
3.2.1 基本概念
3.2.2 CPS组件能力与功能
3.2.3 CPS组件类型
3.2.4 CPS组件的异元性
3.3 CPS组件建模
3.3.1 CPS组件基本结构
3.3.2 CPS结构模型
3.3.3 CPS行为模型
3.4 组件演算
3.4.1 组合演算
3.4.2 分解演算
3.5 开放性组件建模方法模型实例
参考文献
第4章 CPS异元组件模型可扩展一致描述方法
4.1 CPS一致描述问题
4.2 XML描述方法
4.3 异元组件的XML描述规范
4.3.1 组件XML描述语法
4.3.2 组件结构描述规范
4.3.3 组件行为描述规范
4.4 异元组件的XML描述规范
参考文献
第5章 CPS异元组件模型协同验证方法
5.1 CPS协同验证技术
5.2 组件的有效性验证
5.2.1 组件的完整性验证
5.2.2 组件的稳定性验证
5.3 组件原型的功能仿真
5.3.1 函数组件的功能仿真
5.3.2 有限状态机组件的功能仿真
5.3.3 复合组件的功能仿真
5.4 组件的综合和仿真
5.4.1 组件的综合
5.4.2 组件的仿真
5.5 FPGA在线验证
5.5.1 FPGA简介
5.5.2 FPGA在线验证
第6章 CPS建模与验证平台
6.1 XModel简介
6.2 XModel系统分析
6.2.1 系统开发工具及运行环境
6.2.2 系统组成及功能
6.3 XModel系统设计
6.3.1 前端框架设计
6.3.2 组件XML解析器设计
6.3.3 XModel组件库设计
6.4 XModel系统实施
6.4.1 组件模型构建
6.4.2 组件模型编译
6.4.3 组件模型仿真
参考文献
第7章 医疗信息物理融合系统
7.1 基于XModel平台的MCPS组件模型构建
7.2 仿真方案设计
7.3 仿真结果分析与验证