安全关键系统验证的联合伪证与保真度设置优化：理论分析

安全验证是自动驾驶车辆和机器人系统等自主系统开发与部署中的关键组成部分。确保安全运行需要对控制策略进行广泛测试与验证，通常在仿真环境中进行。高保真仿真器精确建模真实世界动力学，但计算成本高昂，限制了其用于穷举测试的可扩展性。反之，低保真仿真器提供效率，但可能无法捕捉高保真仿真器的复杂性，从而可能产生错误结论。我们提出一种用于自主系统安全验证的联合伪证与保真度优化框架。我们的数学公式将反例搜索与仿真器保真度提升相结合，促进对挑战控制系统的关键环境配置进行更高效探索。我们的贡献包括一组针对反例敏感性分析、样本复杂度、收敛性、内外优化循环间相互作用以及遗憾界分析的定理。所提出的联合优化方法实现了更具针对性和高效的测试过程，优化可用计算资源的使用，并增强对自主系统安全验证的信心。