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随着计算技术、网络技术和控制技术的深入发展,一种最新的复杂系统Cyber-physical Systems应运而生。Cyber-physical Systems是运用3C技术和3i技术手段集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。Cyber-physical Systems高可靠性要求已成为影响其安全、可控的关键因素,提高Cyber-physical Systems实时系统的可靠性具有重要意义。实时任务的容错调度作为保障实时系统可靠性的重要技术,已经成为实时系统研究的热点。因此,研究和设计出高效、简单、适应于Cyber-physical Systems实时系统的容错调度模型和算法是Cyber-physical Systems需要解决的首要问题。本文也是在此背景下研究Cyber-physical Systems实时系统的容错调度模型和算法。本文首先介绍了Cyber-physical Systems的体系结构、与物联网的关系、新特点以及Cyber-physical Systems的应用前景。然后引入面向方面编程技术和UML扩展机制,利用UML扩展框架,实现UML在面向方面的建模技术和横切点分离技术的扩展,为Cyber-physical Systems实时系统的容错分析提供可视化的图形模型。在此基础上,本文对Cyber-physical Systems实时系统的容错模型做了深入研究,主要工作如下：1.介绍了UML在面向方面的扩展机制,实现了面向方面的可视化建模。运用UML的扩展框架UMLTM对实时系统的容错方面和时间方面建立可视化的视图,并结合Cyber Physical网络环境下的实时系统,通过UMLTM框架,将面向方面的思想运用到分析Cyber Physical网络环境下的分布式实时系统容错性和调度算法模型。2.提出了Cyber-physical Systems网络环境下的分布式实时系统的概念,并进一步给出了CPS异构分布式实时系统的概念。然后分析了CPS异构分布式实时系统的基本特征,给出了CPS异构分布式实时系统的基本任务模型,证明了其任务的可调度性,并给出了分析CPS异构分布式实时系统任务调度算法性能的评价体系。3.文中提出了两种适用于Cyber-physical Systems实时系统的容错调度算法：CPS实时任务动态负载均衡算法(CPS_DLBA)和面向方面的CPS实时容错算法(AO_CPS_RTFT)。结合仿真实验对两种算法进行了对比,根据实验图,得出了在算法均衡性和任务负载率两方面AO_CPS_RTFT均优于CPS DLBFT的结论。4.用城市地铁系统这个实例来阐述Cyber-physical Systems的基本概念以及Cyber-physical Systems异构分布式实时系统的面向方面的容错调度模型的运用,实例充分体现了面向方面技术的优点,UML扩展机制可视化建模在分析Cyber-physical Systems的优势。