Stochastische Modelle für offene CPS

Für Design und Analyse von offenen Cyber-physischen Systemen (Cyber Physical Systems, CPS) wirken deterministische Methoden nicht allgemein angemessen. Da das Konzept eines offenen CPS eine gewisse Zufälligkeit mit sich bringt – Komponenten betreten und verlassen das System zu beliebigen Zeitpunkten – erscheint die Nutzung von stochastischen Modellen natürlicher. Dieser ermöglichen dann statistische und probabilistische Techniken zur Timings-/Zuverlässigkeitsanalyse und -validierung. Dies wird am Beispiel einer intelligenten Kreuzung umgesetzt.

Das Ziel von intelligenten Kreuzungen ist das Ersetzen der herkömmlichen Ampel durch die Koordination der Reihenfolge, in der Fahrzeuge eine Kreuzung überqueren. Da Fahrzeuge zu beliebigen Zeitpunkten eine Kreuzung anfahren und verlassen, ergibt sich ein offener Rahmen, der mit deterministischen Methoden nur schwer zu analysieren ist. So liefern beispielweise deterministische Methoden keine aussagekräftigen Schätzungen für die maximale Anzahl von Fahrzeugen im Kreuzungsbereich, was für die Einschätzung der Kommunikationszuverlässigkeit, und damit schlussendlich der Gewährleistung der Sicherheit, von höchster Bedeutung ist. Ähnliche Probleme treten hinsichtlich der Kommunikations- und Rechenleistung auf. Im Gegensatz dazu sind statistische und probabilistische Techniken für diesen Rahmen besser geeignet und bilden den Schwerpunkt dieser Arbeit.