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基于UML-NuSMV的联锁软件形式化建模与验证的开题报告
一、选题背景和意义
随着我国铁路运输的快速发展，铁路交通的安全和运输效率也日益受到重视。铁路联锁系统是确保列车行驶安全的重要保障。传统的联锁系统主要依靠人工操作完成，存在操作人员疏忽、误操作等不可避免的安全隐患，同时人工操作也会影响列车的运输效率。因此，考虑采用计算机技术实现联锁系统的自动化，提高铁路运输的安全性和运输效率。
联锁系统的形式化建模与验证是联锁系统开发中的重要一环。通过形式化建模，可以将联锁系统的行为和属性以形式化的语言表达出来，而形式化验证可以通过各种形式化方法和工具对联锁系统进行可靠性证明，保证其符合各种安全要求。
但联锁系统的形式化建模与验证技术在我国仍处于起步阶段。目前，国内大部分铁路联锁系统还是采用传统的人工操作方式，缺乏自动化设备和智能化管理手段，因此联锁系统的形式化建模和验证技术的研究具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容和方法
本论文以UML-NuSMV方法为基础，对铁路联锁系统进行形式化建模与验证。
（1）研究内容
本论文主要研究以下内容：
1.铁路联锁系统的功能和特点：对传统联锁系统的工作流程和基本原理进行介绍，明确铁路联锁系统的功能和特点。
2.UML语言的基础知识：介绍UML语言的相关概念和基础知识，包括UML类图、时序图、活动图等。
3.NuSMV模型检查工具的基础知识：介绍NuSMV模型检查工具的相关概念和基本使用方法。
4.铁路联锁系统的形式化建模：利用UML语言对铁路联锁系统进行建模，包括机车、信号灯、道岔、闭塞区间等关键元素的建模，并对其进行语义分析和约束定义。
5.铁路联锁系统的形式化验证：利用NuSMV模型检查工具对铁路联锁系统的形式化模型进行验证，包括安全性、正确性和可靠性等方面的验证，并在验证过程中对一些常见的错误进行识别和规避。
（2）研究方法
本研究采用以下方法：
1.文献综述法：对国内外相关文献进行搜集、筛选和综述。
2.理论分析法：通过对铁路联锁系统的功能和特点、UML语言和NuSMV模型检查工具的基本原理和方法进行分析和研究。
3.实证研究法：通过对具体联锁系统的形式化建模和验证实践，进一步验证本文提出的方法的有效性和可行性。
三、预期成果和意义
本论文研究的预期成果包括：
1.铁路联锁系统的形式化建模：通过UML语言对铁路联锁系统进行形式化建模，为联锁系统的自动化实现提供基础。
2.铁路联锁系统的形式化验证：利用NuSMV模型检查工具对铁路联锁系统的形式化模型进行验证，保证其满足各种安全要求。
3.实证研究结果：通过具体案例的形式化建模和验证实践，验证本文提出的方法的有效性和可行性。
本研究的意义在于：
1.为提高铁路联锁系统安全性和运输效率提供一种新的方式和途径。
2.促进国内铁路联锁系统技术的发展和普及，提高我国铁路运输的竞争力。
3.推广和应用联锁系统的形式化建模和验证技术，为其他系统的安全和性能保障提供一种新的思路和方法。