信息物理融合系统（Cyber Physical System,CPS）被广泛应用于智能交通、智能建筑等安全攸关领域,其安全性至关重要。如何验证CPS的关键安全性质是保障其安全性的挑战性问题之一。信号时态逻辑（Signal Temporal Logic,STL）被广泛用于指定规约CPS的实值、连续时间性质,但仅考虑信号时域上的变化使其无法表达信号扰动。不可预见的随机元素引起的信号扰动会影响系统的安全性,甚至改变STL性质的可满足性。因此,为分析受扰动影响的CPS安全性问题,扩展STL使其支持规约信号的扰动并提出相应的验证方法具有重要意义。在线监测方法（又称运行时验证）是验证STL性质的有效方法,但针对扩展后的STL规约语言,如何提出相应高效的在线监测方法仍存在诸多挑战。针对以上问题,本文以扰动对CPS安全性的影响为目标,从面向逻辑的角度出发,扩展STL到具有扰动范围的扰动信号时态逻辑（Perturbed Signal Temporal Logic,PertSTL）并基于 Simulink 提出PertSTL的在线监测方法,从而帮助分析一定范围内的信号扰动对验证结果产生的最坏影响。主要工作包括:●提出扰动信号时态逻辑PertSTL以及信号的最坏扰动值计算方法。PertSTL基于STL增加了信号的扰动阈值,用以规约信号的扰动。给出了 PertSTL的语法定义,以及布尔语义和定量语义两种语义,并在扰动阈值范围内寻找产生最坏影响的扰动。为分析不同语义模型中的信号最坏扰动值,根据PertSTL公式的结构将信号分为三类。在信号分类的基础上,针对不同语义提出相应的算法来计算最坏扰动值。●针对PertSTL性质的验证问题,提出基于Simulink实现PertSTL在线监测器的方法,以分析扰动对验证结果的影响。针对两种语义模型,结合最坏扰动值分别给出PertSTL的原子谓词、布尔算子以及时态算子到Simulink块的三类映射规则。基于三类映射规则,提出PertSTL在线监测器构建方法,主要包括:构建PertSTL的解析树;将解析树的元素对应到相应语义模型的Simulink块,自底向上依次连接各类块形成在线监测器。●设计并实现工具 SOMPS（Simulink Online Monitor of PertSTL）。根据输入的PertSTL公式,SOMPS能自动生成基于Simulink的PertSTL在线监测器,提供了工具支撑。该工具支持构建两种类型的在线监测器:布尔在线监测器和定量在线监测器,分别对应PertSTL的布尔语义模型和定量语义模型。●分析PertSTL性质的验证结果以及比较三种在线监测器的可扩展性。通过汽车自动变速系统和建筑物自动温控系统两个案例,展现了基于PertSTL性质,构造在线监测器分析扰动对系统安全性影响的有效性及实用性。此外,本文通过变换温控系统中房间数量分析了三种在线监测器的可扩展性,证明了基于Simulink实现的在线监测器的可扩展性。