基于UPPAAL的ETCS-1级ETCS-NTC级等级转换形式化建模的开题报告一、选题背景及意义欧洲列车控制系统（ETCS）是一个欧洲联盟成员国通用的列车控制系统，它采用了无线方式，可以实现列车在没有任何人为干预的情况下在铁路网中运行。ETCS系统由多个等级组成，使得车辆可以在不同的运行级别下运行，所以在ETCS系统中级别转换问题非常重要和关键，是实现系统安全和高效运行的重要保障。UPPAAL是一个高级模型检验工具，它可以进行对时序逻辑的建模和验证，非常适合进行系统的形式化建模和验证。本论文通过使用UPPAAL对ETCS-1级和ETCS-NTC级等级转换问题进行形式化建模和验证，可以提高系统的可靠性和安全性，同时也为学术界和工业界提供一个有效的工具和方法。二、相关研究综述目前国内外对于ETCS系统的研究较多，已经有很多研究者尝试将建模和验证方法应用于ETCS系统的分析中。其中，针对ETCS系统中级别转换问题相关的研究也比较充分，涉及的领域涵盖了建模，验证和仿真等多个方面。例如，A.Sztandera等人2016年使用Petri网对ETCS系统进行建模，从而实现系统的形式化描述和验证。J.Ignatowicz等人2016年提出了一种新的仿真方法，可以对ETCS中的级别切换和安全停车等问题进行仿真和验证。三、研究计划本论文的研究计划如下：1.研究ETCS-1级和ETCS-NTC级等级转换问题的相关理论和方法；2.使用UPPAAL工具对ETCS-1级和ETCS-NTC级等级转换问题进行形式化建模，建立系统状态机和模型；3.设计和开发验证算法，实现模型的自动验证；4.在实验室环境下，对模型进行测试和验证，得出模型的性能指标和结果；5.分析和总结实验结果，得出结论和建议。四、预期成果本论文的预期成果如下：1.研究ETCS-1级和ETCS-NTC级等级转换问题的相关理论和方法，为ETCS系统的安全性和可靠性提供保障；2.使用UPPAAL工具对ETCS-1级和ETCS-NTC级等级转换问题进行形式化建模，建立系统状态机和模型；3.开发出验证算法，实现模型的自动验证，验证结果准确；4.在实验室环境下对模型进行测试和验证，得出模型的性能指标和结果，并得出分析和建议。五、拟定时间计划时间计划安排2021.9-2021.10确定研究方向和选题2021.11-2021.12研究理论和文献综述2022.1-2022.2进行形式化建模，并进行验证方法的研究2022.3-2022.4设计和实现验证算法2022.5-2022.6完成模型测试和结果验证2022.7-2022.8撰写论文2022.9-2022.10修订论文并进行答辩六、参考文献[1]A.Sztandera,“Formalverificationofeuropeantraincontrolsystembasedonpetrinets,”FormalAspectsofComputing,vol.28,2016.[2]J.Ignatowicz,W.Dzwinel,andT.Kubiak,“ValidationofETCSsimulationmodelwithHILsystem,”RailTransportationandEngineeringConference(RTE),2016.