Koopmann, Björn Philipp (2026) Ensuring Real-Time Behavior of Cooperating Cyber-Physical Systems. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Automated driving and intelligent transportation infrastructure in road traffic will enable new forms of mobility based on cooperative ensembles of automated and connected systems. The dynamic nature of these systems requires enhanced specification and verification methods to assure safe, cross-system interactions. This thesis presents concepts, methods, and tools for ensuring real-time behavior of cooperative systems. It proposes a correct-by-design approach for the specification and refinement of top-level timing requirements, including scenario-based modeling and the derivation of consistent subsystem specifications. The approach builds upon a well-established contract-based design method and provides a rich set of timing specifications addressing operating modes, unreliable communication, and imprecise local clocks. Modular tool support enables incremental refinement checking and supports engineers in developing safe cooperative systems.

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Sicherstellung des Echtzeitverhaltens von kooperierenden cyber-physischen Systemen

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Automatisiertes Fahren und intelligente Verkehrsinfrastruktur ermöglichen neue Mobilitätsformen durch das kooperative Zusammenwirken automatisierter und vernetzter Systeme. Die dynamische Natur dieser Systeme erfordert geeignete Spezifikations- und Verifikationsmethoden zur Gewährleistung sicherer, systemübergreifender Interaktionen. Diese Dissertation entwickelt Konzepte, Methoden und Werkzeuge zur Sicherstellung des Echtzeitverhaltens kooperativer Systeme. Sie präsentiert einen Correct-by-Design-Ansatz zur Spezifikation und Verfeinerung zeitlicher Anforderungen, der die szenarienbasierte Modellierung und die Herleitung konsistenter Teilsystemspezifikationen umfasst. Der Ansatz basiert auf einer vertragsbasierten Entwurfsmethode und bietet eine umfassende Spezifikationssprache zur Beschreibung von Betriebsmodi, unzuverlässiger Kommunikation und lokalen Uhren. Eine modulare Werkzeugunterstützung ermöglicht die inkrementelle Verifikation der Verfeinerung zeitlicher Spezifikationen.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Model-Based Systems Engineering, Contract-Based Design, Cooperative Systems, Real-Time, Safety
Subjects:	Generalities, computers, information > Computer science, internet
Divisions:	School of Computing Science, Business Administration, Economics and Law > Department of Computing Science
Date Deposited:	27 Aug 2026 15:35
Last Modified:	27 Aug 2026 15:35
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/7526
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-76074
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