一种基于模型检测的无线传感器网络时间同步检验方法

摘要

一种基于模型检测无线传感器网络时间同步检验方法，包括以下模块：模型生成优化器、能量感知模块、时间可达性规范模块、时间同步模型检测器和结果生成模块。模型生成优化器将输入的被检测时间同步机制进行建模，转化为状态自动机模型，并优化，优化后的模型与应用相关的时间可达性规范进入模型检测器对比检验，若所述终止状态可达，判断所述被检测的时间同步机制存在缺陷，如果所述终止状态不可达，则判断所述被检测的时间同步机制不存在缺陷；并将模型检测器的结果输出转换为检测人员易懂的语言形式。模型检测时间同步方法分析能力强、可读性高，分析与应用相关的同步机制是否满足要求，达到快速发现同步的不可靠和不安全性。

主权项

一种基于模型检测的无线传感器网络时间同步检验方法，其特征在于该检验方法包括模型生成优化器、能量感知模块、时间可达性规范模块、时间同步模型检测器和结果生成模块，所述的时间可达性规范模块连接能量感知模块、时间同步模型检测器和待检测的时间同步机制，所述的模型生成优化器连接时间同步模型检测器，时间同步模型检测器通向结果生成模块，所述方法包含的步骤为：（1）建立时间可达性规范可达性规范的建立依据两个方面的内容：待检测时间同步机制和能量；1）输入待检测时间同步机制本发明所述时间可达性规范利用网络的跳数来计算需要节点间时间同步的区域范围，根据同步范围来确定最大时间同步误差MAX_SYNC，最大时间同步误差将随着同步范围的增大而增加；2）感知能量本发明所述的能量感知模块将能量分布消息传递给时间可达性规范模块，必需的网络通信和计算负载是可预知的，在建立时间可达性规范时均匀使用网络节点的能量来达到能量的高效使用；具体描述方法是：把希望系统将要满足的属性结合待检测时间同步机制和能量感知模块用时序逻辑进行表达；时序逻辑是模型检测的基础，对一个系统进行模型检测，需要用时序逻辑公式来描述期望的性质；（2）生成优化模型优化模型的生成使用模型生成优化器，具体包括模型生成和模型的优化；1）生成初步模型对被检测的时间同步机制进行建模，将被检验的机制转化为一种形式化的状态自动机模型，以便于后面检验其是否满足给定规范；使用标有时间标记的状态图进行建模，即转换系统，转换系统是一个四元组（∑，S，S0，E)；2）生成优化模型优化状态自动机模型，状态自动机减少自动机中的对验证过程不产生影响的状态；首先将状态自动机进行遍历，删除状态自动机中不属于通道的所有事件对上的消息，对产生的状态自动机的状态进行遍历，如果一个状态上没有时钟解释，其前驱迁移或者后继迁移都为空，删除此状态，对与此状态有关的迁移进行合并；（3）检测时间同步机制本发明所述的模型检测器完成模型检测的功能，模型检测器将与应用相关的时间可达性规范和模型生成优化器优化后的待检测时间同步机制模型作为输入，而由模型检测器自动检测建立的模型是否符合时间可达性规范；输出是正确或反例，若模型符合时间可达性规范，证明机制是正确的，反之，输出反例，根据反例来判断产生反例的原因；（4）输出结果将模型检测器的结果输出到结果生成器中进行处理，若时间同步机制不正确，输出反例，并经过结果生成器生成测试人员易懂的语言。