Se presenta un nuevo paradigma de modelado para diagnósticos y pronósticos en línea para sistemas autónomos. Se diseña un modelo para el sistema autónomo que se está diagnosticando utilizando un formalismo basado en lógica. El modelo apoya la capacidad en tiempo de ejecución para verificar que el sistema autónomo es seguro y confiable para operar dentro de un entorno dinámico. El paradigma se basa en la filosofía de que existen diferentes tipos de relaciones semánticas entre los estados de las diferentes partes del sistema. Se ideó un autómata de estados finitos para cada componente sensado y algunos de los componentes no sensados. Para capturar las interdependencias de los componentes dentro de una plataforma robótica tan compleja, los autómatas se relacionaron entre sí mediante relaciones semánticas. Se utilizó la modalidad por medio del formalismo para abstraer las relaciones y agregar medidas para la posibilidad y la incertidumbre de las relaciones. Se analizó la complejidad del modelo para evaluar su escalabilidad y aplicabilidad a otros sistemas. Los resultados demuestran que la complejidad no es lineal y se requirió un tiempo computacional de 10 ms para lograr diagnósticos en tiempo de ejecución para 2200 KB de conocimiento sobre interdependencias de sistemas complejos. Se demostró la capacidad de detectar y mitigar fallos relacionados con el hardware dentro de una operación autónoma en un espacio confinado. Nuestros hallazgos proporcionan evidencia de la aplicabilidad de nuestro enfoque para el desafío significativo del cumplimiento de la seguridad en tiempo de ejecución y la confiabilidad en sistemas autónomos.