Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation vonSchaltungen und Systemen: MBMV 2015 - Tagungsband, Chemnitz, 03. - 04. März 2015

Der Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV 2015) findet nun schon zum 18. mal statt. Ausrichter sind in diesem Jahr die Professur Schaltkreis- und Systementwurf der Technischen Universität Chemnitz und das Steinbeis-Forschungszentrum Systementwurf und Test. Der Workshop hat es sich zum Ziel gesetzt, neueste Trends, Ergebnisse und aktuelle Probleme auf dem Gebiet der Methoden zur Modellierung und Verifikation sowie der Beschreibungssprachen digitaler, analoger und Mixed-Signal-Schaltungen zu diskutieren. Er soll somit ein Forum zum Ideenaustausch sein. Weiterhin bietet der Workshop eine Plattform für den Austausch zwischen Forschung und Industrie sowie zur Pflege bestehender und zur Knüpfung neuer Kontakte. Jungen Wissenschaftlern erlaubt er, ihre Ideen und Ansätze einem breiten Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft zu präsentieren und im Rahmen der Veranstaltung auch fundiert zu diskutieren. Sein langjähriges Bestehen hat ihn zu einer festen Größe in vielen Veranstaltungskalendern gemacht. Traditionell sind auch die Treffen der ITGFachgruppen an den Workshop angegliedert. In diesem Jahr nutzen zwei im Rahmen der InnoProfile-Transfer-Initiative durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekte den Workshop, um in zwei eigenen Tracks ihre Forschungsergebnisse einem breiten Publikum zu präsentieren. Vertreter der Projekte Generische Plattform für Systemzuverlässigkeit und Verifikation (GPZV) und GINKO - Generische Infrastruktur zur nahtlosen energetischen Kopplung von Elektrofahrzeugen stellen Teile ihrer gegenwärtigen Arbeiten vor. Dies bereichert denWorkshop durch zusätzliche Themenschwerpunkte und bietet eine wertvolle Ergänzung zu den Beiträgen der Autoren. [... aus dem Vorwort

Formale Verifikation von Realzeit-Systemen mittels Cottbus Timed Automata

Die Konstruktion eingebetteter Systeme, die starke Realzeit-Anforderungen zu erfüllen haben, wird in den verschiedensten Anwendungsbereichen immer bedeutsamer, z. B. in der Medizin, der Transporttechnik oder der Produktionsautomatisierung. Formale Methoden unterstützen die fehlerarme Entwicklung solcher Systeme, weil sie auf einer präzisen mathematischen Grundlage aufbauen. Der Autor entwickelt einen geeigneten Modellierungsformalismus und effiziente Verifikationsverfahren für den Einsatz einer formalen Methode. Durch die Einführung eines Modulkonzepts wird die Modellierung auch großer Realzeit-Systeme systematisch unterstützt. Für die Verifikation werden effiziente BDD-basierte Algorithmen verwendet, wobei auch das Problem des Findens guter BDD-Variablenordnungen gelöst wird. Es werden sowohl Erreichbarkeitsanalyse als auch Verfeinerungsanalyse unterstützt. Die Praktikabilität der Ansätze zur Modellierung und Verifikation werden in verschiedenen Fallstudien aus den Bereichen der reaktiven Systeme und der Kommunikationsprotokolle demonstriert.The construction of embedded systems which have to fulfill hard real-time requirements is becoming more and more important in various application areas, e. g. in medicine, in transport technology, or in production automation. Formal methods support the development of faultless systems because they use a precise mathematical basis. The author developed a suitable modelling formalism and efficient verification methods to enable the application of a formal method. Due to the module concept introduced in the thesis, the modelling of large systems is supported systematically. For the verification efficient BDD-based algorithms are used, and the problem of finding good BDD variable orderings is solved. Reachability analysis as well as refinement checking are provided. The practicability of the approaches for modelling and verification is demonstrated by presenting various case studies from the application areas of reactive systems and protocol engineering

Towards testing of automated driving functions in virtual driving environments

In dieser Arbeit wird ein Beitrag für den methodischen Test von automatisierten Fahrfunktionen mit Hilfe von virtuellen Umgebungen geleistet. Im ersten Teil wird die Notwendigkeit eines systematischen Testkonzepts begründet und die These aufgestellt, dass ein szenariobasiertes Testkonzept eine mögliche Lösung für das Testdilemma darstellen könnte. Dazu werden sechs Forschungsfragen aufgestellt, die für die Entwicklung eines szenariobasierten Ansatzes beantwortet werden müssen. Im zweiten Teil werden die Grundlagen und Voraussetzungen der Arbeit dargestellt. Hierfür werden Begriffe und Definitionen vorgestellt. Weiterhin wird der Begriff der Komplexität von Szenarien untersucht. Die Automatisierungsgrade und eine funktionale Systemarchitektur für automatisierte Fahrfunktionen werden vorgestellt. Der Teil schließt mit einer Klassifikation von verschiedenen X-in-the-Loop-Verfahren ab. Im dritten Teil wird das Testkonzept des modularen virtuellen Testbaukastens vorgestellt. Es werden Anforderungen definiert sowie der Aufbau und die Schnittstellen zwischen den Modulen des Testbaukastens präsentiert. Für die Auswahl und Analyse der Einflussparameter, die Testfallerstellung und die Testdurchführung mittels X-in-the-Loop-Verfahren werden Anforderungen definiert und der relevante Stand der Technik vorgestellt. Daraus wird der Forschungsbedarf abgeleitet. Für die Auswahl und Analyse der Einflussparameter wird ein Schema zur Beschreibung der Einflussparameter hergeleitet und Informationsquellen für die Auswahl und Analyse von Einflussparametern werden bewertet. Für die Testfallerstellung wird ein generisches Modell zur Beschreibung von Szenarien vorgestellt und eine kombinatorische Testfallableitung präsentiert. Für die Testdurchführung wird eine Zuordnungsmethode für Testfälle auf verschiedene X-in-the-Loop-Verfahren beschrieben. Zusätzlich werden Testtreiber für die Module einer funktionalen Systemarchitektur analysiert und die Testtreiber des modularen virtuellen Testbaukastens vorgestellt. Für die Testfallauswertung werden Anforderungen definiert und Methoden aus dem Stand der Technik zur Bewertung und zur Analyse der Testergebnissen präsentiert. Der Teil schließt mit einer Beschreibung der Limitationen des Testbaukastens ab. Der vierte Teil beschreibt die Anwendung des Testbaukastens im Fallbeispiel des Engstellenassistenten. Das Projekt wird vorgestellt und die verschiedenen Module des Testbaukastens werden angewendet.This dissertation contributes to the systematical test of driving functions with virtual environments. The first part establishes the necessity of a systematic test concept for automated driving functions. The challenge of testing automated driving functions is presented and the assumption that scenario-based test concept can be a possible solution. Six research questions will be asked in this section, which have to be answered for the development of a scenario-based test concept. The second part defines important terms and analyses prior art as a foundation for this dissertation. Furthermore the levels of automated driving functions are presented and a functional system architecture is suggested. Finally, methods of software testing, traffic simulations, and classification methods for x-in-the-loop techniques are discussed. The third part purposes a concept for a modular virtual testing toolbox. The structure and interfaces between modules of the toolbox are described. Furthermore, requirements are stated for the following modules: selection and analysis of influence parameters, test case generation, test execution with x-in-the-loop techniques, and test case evaluation. For each of these modules selected state of the art methods are presented. Hence, the need for research is deduced. For the selection and analysis of influence parameters, a schema for describing influence parameters is introduced. Furthermore, resources for the selection and analysis of influence parameters are evaluated. For the test case generation, a unified model for the description of scenarios is presented. Additionally, a combinatorial test case deduction is described. For the test case execution, a method for assigning test cases to x-in-the-loop techniques is suggested. For the test case evaluation, a method for the evaluation and analysis of the test result is presented. A review of the limitation of the modular virtual testing toolbox closes this part. The fourth part presents the application of the modular virtual test toolbox to the constriction assistance system. The project is described and the single modules of the toolbox are applied to the assistance system