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本文以C~4ISR系统为应用背景，以统一建模语言(UML)和Petri网的适应性改进为目标，进行了相关的建模方法研究，并提出了相应的分析算法。主要成果与创新点如下：(1)提出了基于离散事件系统规范说明(DEVS)的UML建模方法，该方法支持对模型之间耦合关系的描述，所建模型有很清晰的层次性。提出了可达矩阵分析方法，讨论在系统非运行状态下对子模型增加、替换、删除、重新组合和拆分等操作所引起接口图的变化。(2)提出了扩展CS-class(ECS-class)的发射规则，它既能在并发情况下正确的计算时间延迟，又能在冲突情况下合理的调度事件。提出了基于T-Net分解的原子级化简规则，该规则比文献[110]中规则的应用范围更广。另外还对组件级化简规则中的规则集进行了扩展。(3)提出了基于UML和Petri网的层次建模方法，该方法采用Petri网描述系统的动态行为，然后经过分析优化后，将其转化成UML状态图和序列图。提出了信息网模型的概念，该模型不仅能描述系统的状态变化，而且能刻画出信息在模型中的流动过程。提出了转化算法，将信息网转化成状态图。对UML序列图进行了扩展，描述系统中的并发、同步、选择和汇合等特性。(4)提出了对象时间Petri网(OTPN)模型的概念，将Petri网和面向对象技术结合起来，所得模型具有模块化、多态、重用性和继承的特点。提出了基于OTPN模型的时间一致性分析方法，计算模型的时间延迟以及判断是否满足系统的时间约束条件；提出了基于OTPN模型的关联矩阵分析方法，来校验模型的可达性；提出了基于OTPN模型的死锁检测算法(DCA)，来检查模型中是否存在死锁。