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基于TCPN的铁路时间同步网延迟攻击应对策略研究

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铁道标准设计 2022年第8期66卷 168-174页

作者：赵庭达武晓春兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

铁路时间同步网采用的时间同步协议NTP自身具备一定的安全缺陷,容易受到网络攻击影响。对网络时间协议(NTP)进行分析,使用时间有色petri网(TCPN)建立NTP对时阶段时间同步过程模型,并对模型进行仿真测试,仿真结果验证了模型的正确性。针... 详细信息

铁路时间同步网采用的时间同步协议NTP自身具备一定的安全缺陷,容易受到网络攻击影响。对网络时间协议(NTP)进行分析,使用时间有色petri网(TCPN)建立NTP对时阶段时间同步过程模型,并对模型进行仿真测试,仿真结果验证了模型的正确性。针对NTP协议延迟攻击,确定攻击产生的时间偏差和引入延迟的关系,分析延迟攻击对铁路时间同步网造成的影响并提出检测思路。根据攻击者引入的延迟与客户端计算偏移量的关系,提出NTP协议延迟攻击的缓解方法,将NTP时间同步过程模型进行扩展,在原模型的基础上加入攻击节点和缓解方法模块,对延迟攻击及其缓解方法进行模拟。经过多组仿真验证,缓解后的主从时间偏移量均小于2ms,提出的缓解模型可有效缓解NTP延迟攻击造成的影响。

关键词：铁路时间同步网时间有色petri网网络时间协议延迟攻击时间同步时间偏差

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基于带禁止弧的CTPN的维修资源管理模型研究

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系统工程理论与实践 2007年第6期27卷 170-172页

作者：王胜德刘义乐朱东华装甲兵工程学院技术保障系北京100072 北京理工大学管理与经济学院北京100081

根据维修资源管理方式,结合时间有色petri网理论,提出了带禁止弧的时间有色petri网,并利用带禁止弧的时间有色petri网建立了维修资源管理模型,结合CPN Tools进行了仿真,仿真结果表明带禁止弧的时间有色petri网能得到更好模拟实际的资源... 详细信息

根据维修资源管理方式,结合时间有色petri网理论,提出了带禁止弧的时间有色petri网,并利用带禁止弧的时间有色petri网建立了维修资源管理模型,结合CPN Tools进行了仿真,仿真结果表明带禁止弧的时间有色petri网能得到更好模拟实际的资源管理过程,并能得到维修过程的总体情况,资源的利用率等参数.

关键词：维修资源时间有色petri网禁止弧

矿井机车无人驾驶系统周期性消息实时性能研究

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电子测量与仪器学报 2016年第2期30卷 225-232页

作者：吕增威魏振春孙仁浩徐俊逸合肥工业大学合肥230009 安全关键工业测控技术教育部工程研究中心合肥230009

矿井机车无人驾驶系统在国内外尚未广泛使用,相关技术也不成熟,大巷内环境恶劣、人员复杂且劳动强度大、轨道路况差、信息化程度不高、运输调度多变等,要求系统具有高级别的可靠性、安全性、可信性等级。针对矿井机车无人驾驶系统中机... 详细信息

矿井机车无人驾驶系统在国内外尚未广泛使用,相关技术也不成熟,大巷内环境恶劣、人员复杂且劳动强度大、轨道路况差、信息化程度不高、运输调度多变等,要求系统具有高级别的可靠性、安全性、可信性等级。针对矿井机车无人驾驶系统中机车位置和机车信息等周期性消息传输的实时性问题,设计了基于时间有色petri网的周期性消息实时性能建模与验证方法,对消息实时性能进行形式化建模与验证,通过模拟周期性AP切换和突发中断两类失效,经不同机车车速下丢包率和时延统计验证矿井机车无人驾驶系统周期性消息传递满足系统设计要求。

关键词：矿井机车无人驾驶系统实时性时间有色petri网

基于petri网的生化免疫检测设备调度问题的研究

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基于Petri网的生化免疫检测设备调度问题的研究

作者：游佳华南理工大学

学位级别：硕士

随着生化免疫检测设备在临床医学检测中的广泛应用,面对日益增多的庞大患者,手工检测或半自动的检测设备均不能满足要求,全自动的生化免疫检测设备逐渐成为目前研究的热点和日后的发展趋势。全自动生化免疫检测设备实现了加样、加试剂... 详细信息

随着生化免疫检测设备在临床医学检测中的广泛应用,面对日益增多的庞大患者,手工检测或半自动的检测设备均不能满足要求,全自动的生化免疫检测设备逐渐成为目前研究的热点和日后的发展趋势。全自动生化免疫检测设备实现了加样、加试剂、温育、移板、洗板、检测、结果打印等一系列操作的全自动化执行,减少了检测过程中的人工干预,在一定程度上提高了检测精度和检测效率。然而仅仅实现全自动化仍然不能达到临床检测的效率要求,需进一步对检测设备批量项目的检测过程进行优化调度,缩短检测时间。本文将结合petri网模型与智能算法对检测项目的各工序进行合理安排,并指导各设备资源模块相互协调配合,提高各设备资源的利用率,均衡负载,从而最终达到最小化检测完成总时间的目标。本文主要研究内容如下:(1)详细分析了检测设备及大多数项目检测过程的调度特点。由于具有自动组合设备、可重入、双臂、并行机、无缓冲区、多约束等特点,将其归类为双臂可重入自动组合设备调度问题,从而借鉴该类调度问题的求解方法对检测设备调度问题进行研究。(2)运用时间有色高级petri网对生化免疫检测设备的大多数检测过程建立通用的模型,能够描述该设备的所有调度特点。另外分析了建立的时间有色petri网模型的死锁、结构性质、动态性质等,验证模型的可行性和合理性。(3)结合改进的蚁群算法对时间有色petri网模型进行求解,提高求解效率。另外设计的蚁群算法在求解过程中针对的是模型中的变迁,不依赖问题本身,提高了算法的通用性。同时对蚁群算法进行改进,改善早熟易陷入局部最优的缺陷。运用实例验证提出的算法的有效性,并与基本的蚁群算法、其他改进的蚁群算法进行对比,表明本文改进的蚁群算法性能更优,得到的调度方案的检测总完成时间最短。(4)为了更好地寻找全局最好解,本文将改进的蚁群算法并入文化算法框架中构造混合算法对petri网模型进行求解。利用群体空间中多种群独立进化,并且通过信仰空间综合各种群知识指导种群进化,从而有效地扩大搜索范围。在算法后期对信仰空间进行混沌扰动,进一步避免了种群陷入局部最优。最后通过实例验证改进的混沌文化蚁群算法比改进的蚁群算法寻优能力以及稳定性更好。

关键词：生化免疫检测设备时间有色petri网可重入蚁群算法文化算法

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分布式协作工作流技术研究

分布式协作工作流技术研究

作者：黄秀国国防科学技术大学

学位级别：硕士

工作流技术是实现企业业务过程建模、优化、管理、集成、自动化的核心技术。作为分布式的应用平台，工作流管理系统任务处理能力即吞吐能力是一个重要的性能指标，目前，已有的工作流管理系统在这方面存在较大的不足，成为工作流管理系... 详细信息

工作流技术是实现企业业务过程建模、优化、管理、集成、自动化的核心技术。作为分布式的应用平台，工作流管理系统任务处理能力即吞吐能力是一个重要的性能指标，目前，已有的工作流管理系统在这方面存在较大的不足，成为工作流管理系统广泛应用的严重障碍。本文研究了工作流系统的协作方式和负载平衡技术，定义了工作流系统的负载因子，给出了一个分布式协作工作流系统模型，并结合工作流流程逻辑，提出了分布式工作流系统负载平衡(DCWFLB)调度算法，并开发实现了一个分布式工作流系统。实验表明分布式协作工作流系统有效地扩展了单个工作流系统的吞吐能力。本文将时间有色petri网的形式化设计方法引入到分布式协作工作流系统的负载平衡的建模中，应用时间有色petri网理论给出了DCWFLB的TCPN模型，该模型由业务流程信息、负载调度算法等构成。本文中详细介绍了DCWFLB的TCPN模型工作机理，并利用Design／CPN的模拟和出现图两种分析方法分析了该模型的有关性质。

关键词：工作流负载平衡负载因子协作方式时间有色petri网

基于TCPN的CTCS-1级列控系统RDC形式化建模与分析

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基于TCPN的CTCS-1级列控系统RDC形式化建模与分析

作者：徐越北京交通大学

学位级别：硕士

新一代 CTCS-1(Chinese Train Control System-Level 1)级列控系统是为提升普速列车安全性、可靠性、运输效率和自动化水平而对既有线列控系统进行的一次技术升级,目的是实现车载线路数据下放到地面,由地面统一管理的现实需求,保证临时... 详细信息

新一代 CTCS-1(Chinese Train Control System-Level 1)级列控系统是为提升普速列车安全性、可靠性、运输效率和自动化水平而对既有线列控系统进行的一次技术升级,目的是实现车载线路数据下放到地面,由地面统一管理的现实需求,保证临时限速的即时更新,减少司机对控车数据的操作,提升既有线列控设备的自动化水平。区域列控数据中心(RDC)为CTCS-1级列控系统地面设备的核心,负责CTCS-1级列车的管理,以无线形式向列车提供行包含线路数据、链接应答器、进路与临时限速的行车数据。RDC系统的形式化建模与验证分析能保证RDC系统软件的完备性,安全性,可靠性,对于既有线列控设备技术升级具有促进意义。论文选择基于ML语言的时间有色petri网(TCPN)对RDC系统进行功能设计、建模仿真和验证分析研究,论文完成的主要工作如下:首先,综合有色petri网与时间petri网二者特点,提出针对实时并发系统的TCPN形式化建模与分析方法,给出了基于ML语言的TCPN模型建模与分析一般流程,在此基础上,构建了 CTCS-1级RDC建模与模型验证分析的整体框架,该框架涵盖了 RDC需求分析、功能设计、建模、功能验证分析、软件架构设计、软件开发与仿真实现等内容。然后,通过分析RDC系统特点、内部功能需求、交互功能需求,对RDC系统总体功能与主要模块功能进行设计,其中模块功能设计涵盖CTCS-1级列车注册与启动、注销、等级转换、行车数据生成、列车移交等主要运营场景,并且对比分析了 RDC与CTCS-3级无线闭塞中心(RBC)在主要运营场景中的功能差异。其次,根据设计的RDC系统功能,分别建立了 RDC交互功能与主体功能的TCPN模型,并采用时间有色petri网分层的思想降低模型复杂度与状态空间维度,将主体功能模型细化为车载设备自检子模型、RDC工作状态检查子模型、RDC与C1-ATP建链子模型、通信会晤建立子模型、列车数据确认子模型、行车数据交互子模型;同时建立列控等级切换、列车移交、C1车与既有车追踪运行特殊场景模型,利用仿真验证工具CPN-Tools对模型仿真运行,从功能逻辑正确性、完备性、与技术规范一致性的角度进行验证分析;此外,在逻辑功能验证成功基础上,以列车移交为例进行RDC时间性能分析。最后,根据所建RDC功能模型,对系统软件进行层级架构设计与功能编码实现,在列控实验室平台上进行系统联调测试,通过“五站四区间”场景测试验证了RDC形式化功能模型的正确性与用于RDC系统软件开发的可行性。

关键词： RDC CTCS-1 时间有色petri网形式化建模 CPN-Tools

基于TCPN的复杂航班推出问题的建模与仿真

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计算机技术与发展 2012年第8期22卷 185-188页

作者：杨晗刘长有王磊中国民航大学天津300300 民航河南空管分局河南郑州451161

为了解决对机场实际运营中存在的共用同一中间机坪滑行道的航空器相对推出型冲突问题,文中根据时间有色petri网的相关理论,分析了导致机场的运行效率降低的航班的推出问题,结合成都双流国际机场的相对推出型廊桥,提出了基于时间有色Petr... 详细信息

为了解决对机场实际运营中存在的共用同一中间机坪滑行道的航空器相对推出型冲突问题,文中根据时间有色petri网的相关理论,分析了导致机场的运行效率降低的航班的推出问题,结合成都双流国际机场的相对推出型廊桥,提出了基于时间有色petri网(Timed-Colored petri Net,TCPN)的复杂情况下航空器推出模型。依据此模型将航空器从滑行道到停入机位的全过程进行模拟和说明。最后结合TCPN仿真软件CPN Tools中的状态空间分析法,对模型的可行性进行分析,对保障航班推出过程的运行安全、提高繁忙机场的运行效率具有重要的现实意义。

关键词：航班推出时间有色petri网建模仿真滑行道冲突