基于本體的語義Petri網(wǎng)研究及其在系統(tǒng)建模中的應用.pdf

1、Petri網(wǎng)作為一種形式化建模的方法，雖然在系統(tǒng)并發(fā)等性能的評價和驗證上提供了很多方法，但是其能夠描述的語義信息十分有限，雖然各類高級Petri網(wǎng)模型旨在擴展模型的表達能力，但是與UML和IDEF等描述性建模方法相比表義仍顯不足，缺乏對面向對象機制的全面支持。而且Petri網(wǎng)模型需要專門的建模軟件支持，與其他模型無法實現(xiàn)自動的轉化和信息共享。由于這些問題的存在使Petri網(wǎng)不能滿足新一代系統(tǒng)設計方法的需要，嚴重的制約了其在控制領域乃至與

2、分布式軟件系統(tǒng)等其他系統(tǒng)中的應用。 為了在系統(tǒng)建模時能夠同時利用UML或IDEF等建模方法豐富的語義和Petri網(wǎng)嚴格的形式化驗證，本文以豐富Petri網(wǎng)的語義信息為基本目標，以面向對象實時系統(tǒng)為主要研究對象，融入領域本體的基本思想和本體映射算法，提出了語義Petri網(wǎng)的概念及應用實例。 本文首先給出了語義Petri網(wǎng)的定義和基于語義Petri網(wǎng)的系統(tǒng)建模過程，語義Petri網(wǎng)主要由3部分構成：分層面向對象Petri網(wǎng)模

3、型、模型本體庫和UML模型。分層面向對象Petri網(wǎng)模型是采用分層策略的，對面向對象中的繼承、抽象等特性提供了全面的支持。然后文中詳細描述了為實現(xiàn)模型自動轉化提供服務的模型本體庫的建立方法，模型本體庫需要事先由系統(tǒng)建模領域專家建立，并在每一次建模過程中不斷完善，文中給出了模型本體的結構層次，并定義了Petri網(wǎng)和UML本體概念集。針對模型本體本身的特點綜合現(xiàn)有本體映射算法的優(yōu)點本文提出了綜合語義相似度計算方法，作為本體映射過程中計算兩個

4、概念相似程度的依據(jù)。最后本文將語義Petri網(wǎng)作為描述AUV控制系統(tǒng)和信息交互設計方案的模型，使其在AUV設計階段充分描述軟硬件描述信息，并能在仿真驗證階段形式化驗證系統(tǒng)的并行沖突和功能完備性，為AUV的事前驗證和設計方案優(yōu)化提供手段。 本文從模型定義、算法細節(jié)描述到應用實例呈現(xiàn)了一個集Petri網(wǎng)、面向對象和本體于一身的系統(tǒng)建模方法。這是一個針對面向對象實時系統(tǒng)的通用建模方法，即能夠詳細描述系統(tǒng)信息又能夠對系統(tǒng)性能進行形式化分