摘要：信息物理系統(tǒng)(cyber-physical system,簡稱CPS)是一個在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上整合了物理和計算元素的系統(tǒng),它可以智能地響應真實世界的動態(tài)變化,具有重要而廣闊的應用前景。然而,CPS工作在復雜的物理環(huán)境中,周圍的物理變化會對CPS的行為產(chǎn)生影響。因此,確保CPS在復雜環(huán)境中的安全性和可靠性至關(guān)重要。提出了一種面向?qū)崟r數(shù)據(jù)的一體化建模方法,通過定義一系列的規(guī)則,將領(lǐng)域環(huán)境模型組合到運行時驗證過程中去,從而保證CPS在不確定環(huán)境中的安全性和可靠性。該方法首先為環(huán)境建立數(shù)學模型。然后,設(shè)計合并規(guī)則將相同系統(tǒng)參數(shù)下僅有一個環(huán)境影響因子的數(shù)學模型合并為相同系統(tǒng)參數(shù)下有一個或多個環(huán)境影響因子的數(shù)學模型。之后,定義轉(zhuǎn)換規(guī)則,將數(shù)學模型轉(zhuǎn)換為偽代碼表示的環(huán)境模型。最后,根據(jù)組合規(guī)則將環(huán)境模型組合到運行時監(jiān)視模型中執(zhí)行驗證。該方法使得監(jiān)視模型更加完整、準確,當環(huán)境發(fā)生變化時,通過動態(tài)調(diào)整參數(shù)范圍使得CPS中的安全屬性在復雜的物理環(huán)境中仍然得以滿足。將該方法應用到移動機器人避障實驗中,對影響電池容量的溫度和濕度進行數(shù)學建模,然后將環(huán)境模型組合到監(jiān)視模型中去,最終實現(xiàn)在執(zhí)行任務前可以根據(jù)不同的物理環(huán)境準確地給出續(xù)航時間安全提醒。