[发明专利]一种软件体系结构建模与仿真方法

说明书

本发明公开一种软件体系结构建模和仿真方法，包括：将输入的软件需求输出为层次化MAS软件模型，该模型作为仿真模块的输入；对输入的层次化MAS软件模型进行仿真，从而展示各个agent之间的交互行为。本发明公开的基于层次化MAS的软件体系结构建模与仿真方法在传统多agent软件体系上新增了层次化的设计模式，以功能为目标将软件功能与外部环境模块于统一架构内，完成了集分布式与集中式控制于一体的可应对动态环境变化的多层次MAS的自适应软件体系结构。

技术领域

本发明涉及计算机软件建模仿真技术领域，具体涉及一种基于层次化MAS软件体系结构建模与仿真方法。

背景技术

多agent系统(MAS)是由多个agent组成的集合，他们的目标是要将大而复杂的系统建成由许多小的agent组成，且彼此能够互相通信与协调的易于控制和管理的系统。因此。基于多agent技术在解决复杂软件建模与仿真中发挥了它的优势，尤其在军用软件领域中有着很显著效果。但随着军队信息化程度的不断提高，现今的军用软件越来越智能化，与此同时军用软件本身的高复杂、运行环境的多变、节点的繁多、作战设备的分散等对现代军用软件系统的构建带来了很大的挑战，因此对于传统的多agent系统很难再达到现代军用软件的要求。再加上现代军用软件拥有大量个体行为与其之间的交互，这就大大增加了对这些软件系统行为分析与验证的难度。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于层次化MAS软件体系结构的建模与仿真方法，其可以构建出能应对软件复杂多变等特性的自适应软件模型。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种软件体系结构建模与仿真方法，其特征在于，包括：

S1采用建模模块将输入的软件需求输出为层次化MAS软件模型，该模型作为仿真模块的输入；

S2采用仿真模块对输入的层次化MAS软件模型进行仿真，从而展示各个agent之间的交互行为。

优选地，步骤S1中，输出为层次化MAS软件模型包括进行形式化建模语言设计、多agent行为结构建模以及环境建模。

优选地，形式化建模语言设计包括：刻画程序行为的操作语义、刻画不同类型组件、处理时间特征、描述多维度物理信息、刻画基于事件进行交互的表达能力、以及具有可组合性与可拆分性。

优选地，多agent行为结构建模包括对agent静态行为建模和agent动态结构建模，所述对agent静态行为建模包括将集中控制融于多agent系统的分布系统中具备依赖关系的agent聚集在一起控制，将抽象粒度提高从而从不同抽象层次进行仿真；所述agent动态结构建模包括利用面向对象Petri网OPN建立多agent的交互协议模型，建立自治的和自适应的agent结构模型；利用Petri网及扩展Petri网描述和分析MAS，基于功能与非功能目标对层次化MAS的软件体系结构进行建模，包括软硬件绑定协同化建模，软件调度方案建模；在环境变化时，Petri网描述层次化MAS的软件体系结构的初始化结构及动态行为，多个agent通过相互通信，调整自身行为，动态完成一个或者多个控制任务。

优选地，所述环境建模用于分析软件系统所依赖的环境条件集，在环境变化时所述层次化MAS软件体系结构通过agent采集其所处环境信息与其他agent进行交互来调整所述层次化MAS软件体系结构自身行为，动态完成一个或多个控制任务。

优选地，步骤S2中，所述对输入的层次化MAS软件模型进行仿真包括可视化动态仿真、因素控制。

优选地，所述可视化动态仿真采用可计算模型应对层次化MAS中的不确定性因素，利用数学模型、行为模型及相关算法的综合集成，实现仿真程序的结构化功能模块，支持定性的或者定量的模型。

优选地，所述因素控制包括不确定性因素、人机交互以及仿真逻辑。