随着计算技术、通信技术、传感技术和控制技术的快速发展与突破,使信息物理系统（Cyber Physical System,CPS）追求物理世界和计算资源紧密结合成为了可能,CPS也成为了全世界范围内多个领域的重点实验室的研究热点。近年来,由于数据获取门槛的降低、信息化的普及等因素,数据量呈几何倍数式的增长,使得大数据的研究越来越多。与此同时,云计算也因其便捷、弹性高效的优点,被各种规模的企业采用和改善这项新技术。随着人们对海量数据价值、便捷资源算力的需求不断增长,可以预见,对于CPS、云计算和大数据相互之间的跨领域研究将一直持续。在人口老龄化以及医疗资源稀缺的背景下,医疗领域寻求新的技术创新,医疗CPS成为提高患者治疗效果并提供高质量医疗保健的有前景的平台,但随着医疗CPS规模的不断提升,系统的整体复杂度迅速升高,普通的实时处理系统难以满足高昂的计算需求。云计算与大数据的引入是目前解决该问题最有价值的方案。本文具体研究内容包括:介绍CPS、医疗CPS的发展现状、价值和特点,对主流的CPS体系结构进行列举、分析,探索并归纳其共性及典型特征,分析医院在单元级、系统级以及系统之系统级CPS三个层级下的实例。综合考虑大数据框架与云计算的特征,提出一套改进的基于云平台大数据驱动的医疗CPS系统架构,并对其安全模块进行简要设计。介绍基于模型驱动的体系结构分析设计语言AADL的建模流程和描述方式,分析其在CPS建模的可行性。并使用AADL对基于医疗CPS云平台作建模研究,以及从CPS三个层级下分别进行医疗机械臂到智慧医院的模型设计,其中对单元级医疗机械臂采用Simulink进行物理建模并转换为AADL。最后验证本论文的设计方案可行性,使用OSATE工具对具体建模后的医疗CPS模型作可调度性、流分析、离散时空行为等相关验证。