CPS: Small: Software-State Observability in CPS
CPS:小型:CPS 中的软件状态可观测性
基本信息
- 批准号:1836942
- 负责人:
- 金额:$ 50万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-01-01 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Cyber-physical system (CPS) technologies, such as automated aircraft and cars, have become sufficiently complex that CPS software verification is now a major bottleneck in product development. This project examines new approaches for auto-generating reduced models of CPS software, in order to incorporate those models in analysis, for instance, in system-wide simulations or bug detection. This project will allow CPS software to be adapted and analyzed much more flexibility in comparison with state-of-the-art methods, which limit software developers by prohibiting use of many modern programming constructs and by penalizing iterative software improvements during the design process.The project's intellectual merit is the introduction of a theory of software-state observability, which will have wide utility for CPS analysis including in applications such as online bug detection. To this end the project concentrates on three specific aims: (i) the development of concepts for reduced-order software modeling based on static and dynamic analyses of CPS software programs, (ii) the formulation of a theory of software-state observability to enable state estimation across the boundaries of physical and software components, and (iii) the application of these theories to online bug monitoring for an open-source flight control system.The project represents a fundamental departure from the conventional treatment of software in a CPS, where software must be tightly specified in advance, where the program must be carefully verified to prove that it meets specifications, and where after final validation the software is assumed to be essentially free of bugs. Our approach permits developers much greater latitude in creating new CPS software by requiring reasonable but not excessive initial testing, as justified by better analysis tools and by online reliability monitoring. The result will enable more sophisticated and lower cost automated cars and unmanned aircraft. Results related to the project will be shared through archival publications and data will be made available online through Tufts University at https://tufts.box.com/s/aq305785bg2s3j29lls8u4wdpybzpcth. Software uploaded to this repository will be available under suitable licensing models (such as BSD or Apache). Data will be retained at least through the duration of this project.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
信息物理系统(CPS)技术,如自动化飞机和汽车,已经变得非常复杂,CPS软件验证现在是产品开发的主要瓶颈。该项目研究了自动生成CPS软件简化模型的新方法,以便将这些模型纳入分析,例如,在系统范围内的模拟或错误检测中。这个项目将允许CPS软件被适应和分析更灵活的状态相比,最先进的方法,限制了软件开发人员禁止使用许多现代编程结构,并通过惩罚迭代软件改进在设计过程中。该项目的智力价值是引入了软件状态可观测性理论,其将具有用于CPS分析的广泛实用性,包括在诸如在线错误检测的应用中。为此,该项目集中于三个具体目标:(i)基于CPS软件程序的静态和动态分析的降阶软件建模的概念的发展,(ii)软件状态可观测性的理论的公式化,以使跨越物理和软件组件的边界的状态估计成为可能,以及(iii)将这些理论应用于开放源代码飞行控制系统的在线错误监控。该项目代表了对CPS中软件的传统处理的根本偏离,其中软件必须事先严格规定,其中程序必须仔细验证以证明它符合规范,并且在最终验证之后,假定软件基本上没有错误。我们的方法允许开发人员在创建新的CPS软件时有更大的自由度,要求合理但不过分的初始测试,更好的分析工具和在线可靠性监控是合理的。其结果将使更复杂和更低成本的自动化汽车和无人驾驶飞机。与该项目有关的结果将通过档案出版物共享,数据将通过塔夫茨大学在https://tufts.box.com/s/aq305785bg2s3j29lls8u4wdpybzpcth上在线提供。上传到此存储库的软件将在适当的许可模式(如BSD或Apache)下可用。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为是值得通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Comparison of Rectangular and Elliptical Alert Limits for Lane-Keeping Applications
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- DOI:10.33012/2021.17904
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kigotho, Olivier N.;Rife, Jason H.
- 通讯作者:Rife, Jason H.
Lane-Keeping Safety and Time Correlation of Navigation Errors
车道保持安全性和导航误差的时间相关性
- DOI:10.33012/2022.18219
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kigotho, Olivier N.;Rife, Jason H.;Wassaf, Hadi
- 通讯作者:Wassaf, Hadi
Mitigating Shadows in LIDAR Scan Matching Using Spherical Voxels
- DOI:10.1109/lra.2022.3216987
- 发表时间:2022-08
- 期刊:
- 影响因子:5.2
- 作者:M. McDermott;J. Rife
- 通讯作者:M. McDermott;J. Rife
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- DOI:10.1109/taes.2021.3071216
- 发表时间:2021-10
- 期刊:
- 影响因子:4.4
- 作者:J. Rife;Brandon Weaver;Tony Bogner;J. Soltz
- 通讯作者:J. Rife;Brandon Weaver;Tony Bogner;J. Soltz
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- DOI:10.33012/2023.18670
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Rife, Jason H.;McDermott, Matthew
- 通讯作者:McDermott, Matthew
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Jason Rife
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