摘要信息-物理融合系統(Cyber-PhysicalSystem，CPS)特有的計算、通信、控制的聯合動態性，計算與物理的多尺度融合性，系統環境及狀態的時空交互性以及系統動態行為的非確定性，不但使面向CPS的模型驅動設計與驗證方法在CPS系統設計中更為重要，而且也向其提出了新的技術挑戰.論文在結合典型實例分析CPS系統特征及其模型構建具體挑戰的基礎上，研究并總結了CPS動態行為建模的主要方法：一體化建模方法從CPS系統層面描述計算過程與物理過程的交互與融合;時空交互建模方法關注CPS系統行為與時間及空間關系的語義表示;功能和實現兼容建模方法側重刻畫CPS系統的邏輯設計和物理實現的映射與支撐;而集成建模方法則重點解決多異構模型的交互方式與語義的一致表達.論文基于多異構實體的CPS系統建模框架，提出了一種CPS系統結構與動態行為的協同建模方法，并用CPS-ADL對其進行了實現和驗證.

　　關鍵詞信息-物理融合系統;動態行為建模;一體化模型;集成建模;協同方法

　　1引言

　　隨著嵌入式計算、無線感知網絡、網絡化控制等技術的快速發展和持續融合，美國國家科技委員會于2006年提出了信息-物理融合系統(Cyber-PhysicalSystems，CPS).CPS是一個計算過程與物理過程融合的復雜系統，其通過計算、通信和控制的有機融合與深度協作，實現信息域和物理域的緊密結合[1-3]，已成為當今計算機學科前沿交叉研究的重點方向之一，具有廣泛的應用前景[1，4].

　　更新了一篇物理相關的論文，如中學物理教師評高級職稱材料，您可以點擊并前往查看。

　　2CPS系統特點分析及其建模挑戰

　　2.1一個典型的CPS系統實例

　　具有“3C(ComputationCommunicationControl)”緊密結合、計算過程與物理過程深度融合等特性的CPS系統在數字醫療、航空航天、智能交通、基礎設施等領域有所體現.我們以月球車為例說明其工作機理.月球車是一種在月面環境下執行探測任務的自主運動系統，其控制模式是在深空遙操作下的自主行走控制模式.月球車自主實現環境識別、行走避障、姿態控制、深空通信等功能[5].其組成包含了多攝像頭等感知設備、實時任務計算機、內部網絡通信與外部數據鏈通信以及六輪協同運動等子系統.其環境感知、數據處理與輪系控制緊密交互、深度融合，是一個典型的CPS系統應用實例.

　　.2CPS系統主要特性分析

　　CPS系統內在特性，主要體現在以下幾點：

　　(1)“3C”聯合動態性.CPS系統通常由多類物理過程、感知器與控制器、并發計算實體以及實時通信網絡所構成，計算、通信與控制實體的變化都會影響整個系統的動態行為.

　　(2)多尺度融合性.CPS系統結構的層次性及其組成的異構性，使得離散計算過程和連續物理演化過程的融合在系統規模、邏輯層次、組成元素和非功能屬性等方面呈現多尺度特性.

　　3CPS系統動態行為建模方法

　　自信息-物理融合系統概念提出以來，其系統動態行為模型構建方法及其工具實現一直是國際相關研究計劃和研究團隊關注和研究的熱點，并已取得階段性創新成果和研究進展.基于CPS建模面臨的主要挑戰，論文在分析目前主要研究成果的基礎上，將其提煉為以下4類，并指出了進一步的研究重點.

　　參考文獻

　　[1]LeeEA.Cyber-physicalsystems-arecomputingfoundationsadequate.PositionPaperforNSFWorkshoponCyber-PhysicalSystems：ResearchMotivation，TechniquesandRoadmap.Austin，USA.2006

　　[2]ShaL，GopalakrishnanS，etal.Cyber-physicalsystems：Anewfrontier//ProceedingsoftheIEEEInternationalConfe-renceonSensorNetworks，UbiquitousandTrustworthyComputing.Taichung，China，2008：1-9

　　[3]RajkumarRI，LeeEA，etal.Cyber-physicalsystems：Thenextcomputingrevolution//Proceedingsofthe47thDesignAutomationConference.Anaheim，USA，2010：731-736

　　周興社楊亞磊楊剛