使用元模型的基于應用的驗證覆蓋的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開內容涉及使用元模型的驗證覆蓋。
【背景技術】
[0002]可以確認系統(tǒng)，從而確定該系統(tǒng)是否滿足在系統(tǒng)的目標規(guī)范中闡述的一組需求。例如，考慮到在目標規(guī)范中闡述的系統(tǒng)可以預期來操作的條件的范圍，可以確認該系統(tǒng)從而確定系統(tǒng)的輸出是否在目標規(guī)范中闡述的預期范圍之內。確認系統(tǒng)可以包括執(zhí)行靈敏度分析來表征對于目標行為的變化的現(xiàn)有源的影響，以及執(zhí)行最壞情況分析來確定在該系統(tǒng)的總體功能性上的條件的極端變化的影響。

【發(fā)明內容】

[0003]在一方面，本公開內容針對方法。該方法可以包括由計算設備的至少一個處理器來構建至少一個元模型。該方法可以進一步包括由至少一個處理器對至少一個元模型執(zhí)行以下的一個或者多個:拆分操作、合并操作、約簡操作、數(shù)學變換、逆操作、推導操作、級聯(lián)操作、和代數(shù)運算。
[0004]在另一方面，本公開內容涉及計算系統(tǒng)。計算系統(tǒng)可以包括至少一個處理器。計算系統(tǒng)可以進一步包括在至少一個處理器中執(zhí)行的至少一個模塊，并且被配置用于:構建至少一個元模型；并且對至少一個元模型執(zhí)行以下的一個或者多個:拆分操作、合并操作、約簡操作、數(shù)學變換、逆操作、推導操作、級聯(lián)操作、和代數(shù)運算。
[0005]在另一方面，本公開內容涉及計算機可讀存儲介質，其包括指令。當該指令由至少一個處理器執(zhí)行時，其使得至少一個處理器執(zhí)行操作。操作可以包括構建至少一個元模型。操作可以進一步包括對至少一個元模型執(zhí)行以下的一個或者多個:拆分操作、合并操作、約簡操作、數(shù)學變換、逆操作、推導操作、級聯(lián)操作、和代數(shù)運算。
[0006]本公開內容的一個或者多個方面的細節(jié)在附圖和下文的描述中進行闡述。本公開內容的其它特征、目標和優(yōu)點將根據(jù)描述和附圖以及根據(jù)權利要求而顯而易見。
【附圖說明】
[0007]圖1A是圖示出使用元模型的系統(tǒng)的驗證覆蓋的方框圖。
[0008]圖1B和IC是圖示出元模型的響應相對于因子的方框圖。
[0009]圖2A是圖示出對示例元模型執(zhí)行的示例拆分操作的方框圖。
[0010]圖2B是圖示出對示例元模型執(zhí)行的另一個示例拆分操作的方框圖。
[0011]圖2C是圖示出對示例元模型執(zhí)行的另一個示例拆分操作的方框圖。
[0012]圖2D是圖示出對示例元模型執(zhí)行的示例合并操作的方框圖。
[0013]圖2E是圖示出對示例元模型執(zhí)行的另一個示例合并操作的方框圖。
[0014]圖2F是圖示出對示例元模型執(zhí)行的約簡操作的方框圖。
[0015]圖2G是圖示出對示例元模型執(zhí)行的另一個約簡操作的方框圖。
[0016]圖2H是圖示出對示例元模型的示例因子和/或示例響應執(zhí)行的變換操作的方框圖。
[0017]圖21是圖示出對示例元模型的示例因子和/或示例響應執(zhí)行的逆操作的方框圖。
[0018]圖2J是圖示出對示例元模型執(zhí)行的推導操作的方框圖。
[0019]圖3A是圖示出可以如何使用示例元模型來確定對于系統(tǒng)的最重要因子的方框圖。
[0020]圖3B是圖示出用于系統(tǒng)的示例運算放大器的示例元模型的響應相對于因子的方框圖。
[0021]圖3C是圖示出將一個示例元模型與一個示例元模型級聯(lián)的方框圖。
[0022]圖3D是圖示出將元模型的示例集群替代為數(shù)學等效元模型的方框圖。
[0023]圖3E是圖示出對元模型執(zhí)行數(shù)學運算的方框圖。
[0024]圖4是圖示出示例計算設備的方框圖。
[0025]圖5是圖示出用于對一個或者多個元模型執(zhí)行操作的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]圖1A是圖示出使用元模型的系統(tǒng)的驗證覆蓋的方框圖。如在圖1A中所示的，系統(tǒng)100可以由互連的組件構成。例如，如果系統(tǒng)100包括用于經(jīng)由執(zhí)行器103控制車輛的電力窗(power window) 105的自動電子控制單元(E⑶)101，則E⑶101可以包括組件，諸如電源單元102、微控制器104、測量單元106、診斷單元108、通信單元110、監(jiān)督和復位單元112、驅動器單元114、和電力開關和保護單元116。E⑶101可以接收指示傳感器輸入的電信號，并且可以處理該信號從而產(chǎn)生被引導至執(zhí)行器103以用于控制電力窗105的控制信號。
[0027]E⑶101可以執(zhí)行各種各樣的任務，諸如使用通信單元110解釋從總線接收的命令、控制電力窗105、使用電力開關和保護單元116對電力開關進行切換、使用傳感器來監(jiān)測電力窗105的速度和位置、并且使用測量單元106為電力窗105檢查障礙物的存在。E⑶101可以為電力窗105實施防夾作用，以使得當E⑶101確定障礙物阻擋電力窗105時，ECUlOl可以停止電力窗105的移動，從而防止電力窗105擠壓(例如，施加力)到障礙物(諸如人的手指)上。
[0028]為了實施防夾作用，測量單元106可以測量通過驅動電力窗105的執(zhí)行器103(諸如直流電(DC)電機)的電流。如果測量單元106測量到過電流條件，則ECUlOl可以確定存在阻擋被包括在執(zhí)行器103中的電機的正常旋轉的障礙物。測量單元106可以通過并聯(lián)電阻來測量通過所述電機的電流，并且也可以經(jīng)由被包括在測量單元106中的運算放大器來放大所述電流。
[0029]在實施E⑶101的特征(諸如防夾作用)時，系統(tǒng)100可以遭受到因子120A-120N，其可以是可影響E⑶101實施的防夾作用的操作的變化源。這些變化的源可以包括例如過程的變化、電組件的容忍度、調節(jié)循環(huán)的校準參數(shù)、總線上的傳輸延遲的波動、操作溫度、供給電壓的變化、芯片制備的變化、放置在半導體晶片上用于ECUlOl的組件的管芯(即，集成電路)的變化等等。E⑶101的輸出(諸如引導至執(zhí)行器103用于控制電力窗105的控制信號)可以確定和/或推導出系統(tǒng)100的響應122，諸如可能會被因子120A-120N影響的、由電力窗針對障礙物施加的力。諸如響應122那樣的響應可以是驗證中的對組件或者系統(tǒng)的性能或者特性的測量。響應可能不是時間上的變量，并且可以取標量值。出于功能、安全和/或質量的原因，行為的確認可以意味著響應在所需要的范圍內。例如，由電力窗105施加的力可能需要在具體的范圍之內?？梢愿鶕?jù)測試物理系統(tǒng)100來測量響應或者在系統(tǒng)100的仿真之后計算響應。因子可以是變化的源，其對響應具有潛在的影響。因子可以是仿真或者測量過程的可控制的輸入。因子可以包括可以在產(chǎn)品制備或者組件的使用期間發(fā)生的變化，諸如組件的容忍度和/或組件的操作環(huán)境。因子也可以包括用于系統(tǒng)優(yōu)化的設計參數(shù)。每個因子可以具有其范圍、概率分布(離散或者連續(xù))和與其它因子的可能相關的規(guī)范。
[0030]為了完整地確認系統(tǒng)100，可能必須的是，在各種各樣的條件中將系統(tǒng)100與系統(tǒng)100的操作環(huán)境中周圍的組件一同進行測試和/或仿真，從而確認系統(tǒng)100的應用擬合度。例如，因子120A-120N可以跨一系列條件而變化，并且響應122被測量和/或仿真從而確定由ECUlOl輸出的控制信號是否在規(guī)范中所闡述的預期范圍之內。然而，因為系統(tǒng)100可以是復雜的系統(tǒng)，所以可能會花費很長時間來建立并且完整地確認系統(tǒng)100的物理實施例。此外，有時在某些操作條件和狀態(tài)中測試系統(tǒng)100也許是不可能的。
[0031]因為有限的資源，所以通常只有有限數(shù)量的數(shù)據(jù)點可以從系統(tǒng)100的仿真或者測量中提取。然而，對于用來確保系統(tǒng)適應其被設計用于的應用的系統(tǒng)驗證而言，可能需要在所有可能的變化(例如，輸入和系統(tǒng)配置)的空間中檢查系統(tǒng)的性能。因此，通過增大系統(tǒng)100的覆蓋，元模型可能對模型系統(tǒng)100是有用的。元模型可以是考慮到用于因子的一組值而將唯一值指派給每個響應的多變量函數(shù)和/或表達式。在元模型中的每個因子可以具有從最小值到最大值的有限范圍，以使得元模型的響應的預測值在有界的多維空間中實現(xiàn)?？紤]到包括一組具有從系統(tǒng)100的測量和/或仿真中生成的響應和因子的值的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)集，計算設備可以通過將用于響應的預測值和響應值之間的誤差最小化，為響應估計最佳擬合元模型。這樣的誤差可以被稱為殘差，并且檢查用于給定數(shù)據(jù)集的殘差的過程可以被稱為確認?？梢源_認最佳擬合的元模型并可以通過估計其用于感興趣數(shù)據(jù)點的值來使用該最佳擬合的元模型。
[0032]為了確認可以被分離成組件的系統(tǒng)(諸如系統(tǒng)100)，計算設備可以單獨地確認每個組件，并且計算設備可以將確認每個組件的結果合成為元模型。計算設備可以通過將下文描述的一個或者多個操作應用到系統(tǒng)的組件的元模型來確定針對該系統(tǒng)的等效模型。例如，電源單元102、微控制器104、測量單元106、診斷單元108、通信單元110、監(jiān)督和復位單元112、驅動器單元114和電力開關和保護單元116的每個可以被象征性地描述為單獨的元模型，并且這些單獨的元模型可以被合成，從而產(chǎn)生象征性地描述E⑶101的元模型?？梢詫⑶101的元模型與用于執(zhí)行器103和電力窗105的元模型一同合成，從而產(chǎn)生象征性地描述系統(tǒng)100的元模型118。
[0033]元模型118可以象征性地關于系統(tǒng)100的性能和/或特性來描述該系統(tǒng)100，并且代表關于感興趣的空間上的因子的變化的系統(tǒng)100的響應的確定性近似。計算設備可以構建元模型118，并且為了仿真系統(tǒng)100來使用元模型118。例如，計算設備的用戶可以使用諸如MATLAB那樣的軟件應用來構建和生成元模型118。為了生成元模型118，系統(tǒng)100可以在有限的、各種各樣的條件下被測試和/或被仿真，從而生成在該各種各樣條件上的一組系統(tǒng)100的性能的數(shù)據(jù)點。例如，系統(tǒng)100的性能可以在有限