信息物理融合系统是一个将计算资源、物理环境和网络控制集成在一起的多层次的,高度复杂的、集成式的综合性系统。它通过网络通信,计算和控制等技术之间互相密切的结合,为各种工程系统提供信息网络服务和实时监控。CPS系统作为一个实时系统,具有高度的安全性、可靠高效等特点。信息物理融合系统必须通过传感器感知对物理环境的变化进行不间断的实时的感知,然后通过网络把这些感知的信息传递出去。CPS具有广泛的的应用前景。应用领域有很多,包括自动驾驶、智能工厂、无人机的智能飞控和导航,还有工业互联网和城市治理的智能服务等等,数不胜数。本论文首先会在绪论部分,对CPS的各种理论进行详细的讨论,从而对它有一个清醒的认识和理解。然后将会重点分析基于CPS的时空特性模型,提出从时空的角度对CPS进行分析和研宄。接着,将会对模型的时间逻辑和空间逻辑进行原语上的表达,解释模型,时间拓扑关系和空间变换的推理逻辑。在这个基础上,将会分析当前几种比较流行的模型,其中时空序列快照模型,离散网格单元列表模型,时空复杂的模型和基于事件的时空特性模型,分析了这几种时空特性模型在各自领域的应用和它们的优势和不足之处。分析面向对象思想的内涵,把模型中的物理实体抽象成对象,便于分析和建模,从对象的属性和操作（行为）两个维度,对模型中对象和它们的运行流程进行分析。在上述理论的基础上,把CPS、时空特性、Petri网和面向对象融合在一起,形成新的思路--面向对象的时空Petri网（Object-oriented Spatio-temporal Petri Net,简写为OOSPN）。时空特性是要研究的方向。面向对象和perti网是研究和分析的方法,二者是相辅相成的。在对面向对象的时空Petri网,将会依次从无人机蜂群、V2V技术的车辆动态分析和柔性制造的流程分析和优化这3个案例中,逐一进行分析。它们的作用和目的是将面向对象的时空Petri网应用到具体的场景中,从而验证模型的有效性。为时空特性分析的发展,提供新的思路。在案例分析的过程中,逐一画出3个案例的Petri网的对象模型图和它的可到达树明确OOSPN中的库所、变迁和对象的定义。最后,总结面向对象的时空Petri网的优势和不足,验证了采用面向对象的时空Petri网所建立的3个模型,讨论它们的正确性和协同追踪策略的有效性,以及在建模过程中出现问题和不足。