一種航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法，包括：將航空電子系統(tǒng)分解成系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素；按照研發(fā)階段維度，建立需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型；建立各模型之間的連接關系，形成系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模型和元素級模型；集成系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模型和元素級模型，形成統(tǒng)一模型。通過該方法，可以準確地建立航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型，該統(tǒng)一模型可對航空電子系統(tǒng)的整體軟/硬件架構、功能、接口、行為等進行有效描述，支持系統(tǒng)級的綜合仿真，實現(xiàn)研發(fā)過程中數(shù)據(jù)的無縫傳遞。
【專利說明】一種航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空電子【技術領域】，涉及航空電子系統(tǒng)的建模，具體涉及一種能夠建 立起航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法。

【背景技術】
[0002] 電子技術和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展推動了航空電子系統(tǒng)的升級換代。新一代基于 IMA/DIMA架構的綜合航空電子系統(tǒng)體系結構復雜，研制周期短，性能、質量要求高，需要采 用基于模型的系統(tǒng)工程的研發(fā)方法?，F(xiàn)有航空電子系統(tǒng)研發(fā)過程的數(shù)據(jù)模型，比如需求模 型、人機交互模型、架構模型、ICD模型(接口控制文件模型）等，只能支持某一個研發(fā)階段， 各模型之間關聯(lián)性不強，研發(fā)過程難以實現(xiàn)自動化。此外，在全生命周期研發(fā)過程中，大量、 異構的研發(fā)數(shù)據(jù)需要進行管理，現(xiàn)有存在于各個工具中的模型數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)快速、有效的 轉換和無縫傳遞，從而導致全生命周期的數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一、有效管理。因此，迫切地需要一種 全生命周期的統(tǒng)一模型，類似于機械結構設計中的三維模型，可以支持整個航空電子系統(tǒng) 的研發(fā)過程。但是，現(xiàn)有的建模方法只能建立某一研發(fā)階段的模型，無法建立上述全生命周 期的統(tǒng)一模型，所以無法滿足對航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的需求。
[0003] 因此，目前亟需一種新的建模方法，通過其能建立起航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng) 一模型，從而實現(xiàn)研發(fā)過程的自動化，以及全生命周期研發(fā)過程中數(shù)據(jù)的快速、有效地轉換 和無縫傳遞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有航空電子系統(tǒng)建模方法的上述問題，建立起航空電子系 統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型，從而實現(xiàn)研發(fā)過程的自動化，以及全生命周期研發(fā)過程中數(shù)據(jù)的 快速、有效地轉換和無縫傳遞。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng) 一模型的建模方法，其包括以下步驟：（1)按照系統(tǒng)維度，自頂向下，將航空電子系統(tǒng)逐步 分解成系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素；（2)針對每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素， 按照研發(fā)階段維度，對應地建立各自的需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人機交互模型、 ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型；（3)建立起每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元 素的各自的需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模 型和測試模型之間的連接關系，形成系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模型 和元素級模型；（4)基于系統(tǒng)維度，集成上述系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊 級模型和元素級模型，形成航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型。
[0006] 進一步地，其中，所述步驟（2)中，系統(tǒng)級的需求模型由設計人員綜合用戶需求得 出，并根據(jù)系統(tǒng)級的需求模型及設計進展，逐步細化出分系統(tǒng)級至元素級的需求模型；架構 模型根據(jù)需求模型建立，反映航空電子系統(tǒng)不同層級軟件、硬件的構成方式，并根據(jù)不同層 級的需求模型及設計進展，逐步建立從系統(tǒng)級至模塊級的架構模型；行為邏輯模型反映了 航空電子系統(tǒng)對于外界指令的響應及內(nèi)部不同模態(tài)之間的轉換關系，根據(jù)不同層級的需求 模型及設計進展，逐步建立從系統(tǒng)級至模塊級的行為邏輯模型；人機交互模型根據(jù)硬件模 型、行為邏輯模型建立，主要用于設備級，反映了人機交互界面的組成形式及操作順序；ICD 模型根據(jù)架構模型、行為邏輯模型建立，反映軟硬件的接口形式，貫穿系統(tǒng)級至元素級；硬 件模型根據(jù)架構模型、ICD模型建立，主要用于設備級、模塊級、元素級，反映硬件接口、組成 形式；軟件模型根據(jù)架構模型、ICD模型建立，主要用于設備級，包含變量及變量間的函數(shù) 關系；測試模型用于執(zhí)行對已設計的航空電子系統(tǒng)的仿真測試，主要包含測試需求與測試 步驟，其中測試需求根據(jù)需求模型建立。
[0007] 更進一步地，其中，所述步驟（3)中，各模型之間的連接關系為：架構模型與行為 邏輯模型均基于需求模型建立；ICD模型與架構模型、行為邏輯模型和需求模型關聯(lián)；硬件 模型、軟件模型、人機交互模型都與需求模型、結構模型、行為邏輯模型和ICD模型關聯(lián)；測 試模型與所有其它模型關聯(lián)。
[0008] 再進一步地，其中，所述步驟（3)中，各模型之間的具體連接關系為：需求模型為 其它各模型的基礎，架構模型與行為邏輯模型均基于需求模型建立，ICD模型與架構模型、 行為邏輯模型直接關聯(lián)；硬件模型與架構模型、ICD模型直接關聯(lián)，引用架構模型中的硬件 拓撲關系、ICD模型中的硬件接口；人機交互模型與硬件模型、行為邏輯模型直接關聯(lián)，弓丨 用硬件模型中的界面顯示、行為邏輯模型中的狀態(tài)轉移關系；軟件模型與架構模型、ICD模 型直接關聯(lián)，引用架構模型中的軟件架構、ICD模型中的軟件接口；測試模型基于需求模型 建立，并對其它模型進行集成，測試模型對其它模型均為調用關系。
[0009] 在本發(fā)明中，通過對航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型進行系統(tǒng)維度和研發(fā)階 段維度分解，并通過建立起研發(fā)階段維度中各模型之間的連接關系，以及通過系統(tǒng)維度對 各系統(tǒng)維度的模型進行集成，可以準確地建立航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型，所建立 的統(tǒng)一模型可以對航空電子系統(tǒng)的整體軟/硬件架構、功能、接口、行為等進行有效描述， 支持系統(tǒng)級的綜合仿真，實現(xiàn)研發(fā)過程中數(shù)據(jù)的無縫傳遞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法的流程圖。
[0011] 圖2是航空電子系統(tǒng)按照維度分解的示意圖。
[0012] 圖3是按照研發(fā)階段維度建立的各個模型之間的連接關系的示意圖。
[0013] 圖4是按照研發(fā)階段維度建立的各個模型之間的詳細連接關系的示意圖。
[0014] 圖5是武器分系統(tǒng)按系統(tǒng)維度分解的示意圖。
[0015] 圖6是武器分系統(tǒng)的架構模型的示意圖。
[0016] 圖7是武器分系統(tǒng)的SMS的架構模型的示意圖。
[0017] 圖8是武器分系統(tǒng)在正常情況下的行為邏輯模型的示意圖。
[0018] 圖9是武器分系統(tǒng)在異常情況下的行為邏輯模型的示意圖。
[0019] 圖10是武器分系統(tǒng)的SMS的行為邏輯模型的示意圖。
[0020] 圖11是武器分系統(tǒng)的PNL的人機交互模型的示意圖。
[0021] 圖12是武器分系統(tǒng)的I⑶模型的軟件部分的示意圖。
[0022] 圖13是武器分系統(tǒng)的SMS的硬件模型的示意圖。
[0023] 圖14是武器分系統(tǒng)的測試步驟的示意圖。
[0024] 圖15是武器分系統(tǒng)的SMS的測試步驟的示意圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0026] 在本發(fā)明中，航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型采用兩個維度進行描述，分別是： 系統(tǒng)維度和研發(fā)階段維度。通過在系統(tǒng)維度和研發(fā)階段維度二維空間中建立相應的模型， 并集成所建立的模型而建立起航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型，從而實現(xiàn)研發(fā)過程的自 動化，以及全生命周期研發(fā)過程中數(shù)據(jù)的快速、有效地轉換和無縫傳遞。
[0027] 圖1示出了本發(fā)明的航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法的流程圖。如 圖1所示，在所述航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法中，首先，如圖2所示的那 樣，按照系統(tǒng)維度，自頂向下，將航空電子系統(tǒng)逐步分解成系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素。 當然，為了簡化，在圖2中只是示出了系統(tǒng)包括一個分系統(tǒng)，分系統(tǒng)包括一個設備，設備包 括一個模塊，模塊包括一個元素。但是，眾所周知，一個綜合航空電子系統(tǒng)由多個分系統(tǒng)構 成，而每一個分系統(tǒng)相應地由多個設備構成，每個設備相應地由多個模塊構成，同時，每個 模塊相應地由多個元素組成。整個航空電子系統(tǒng)的構成是本領域技術人員眾所周知的，為 了簡化，在這里不詳細示出。通過按照系統(tǒng)維度，自頂向下，將航空電子系統(tǒng)逐步分解成系 統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素，可以完成整個航空電子系統(tǒng)按照系統(tǒng)維度的拆分，進而有助 于針對每一個系統(tǒng)維度建立相應的模型，從而實現(xiàn)航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型按照 系統(tǒng)維度的分解。
[0028] 在按照系統(tǒng)維度對航空電子系統(tǒng)進行分解之后，接下來要針對每一個系統(tǒng)、分系 統(tǒng)、設備、模塊和元素，按照研發(fā)階段維度，對應地建立各自的需求模型、架構模型、行為邏 輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型。通過按照研發(fā)階段維度 建立每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素的各自的需求模型、架構模型、行為邏輯模型、 人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型，可以建立起每一個系統(tǒng)維度，即 每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素的整個生命周期內(nèi)從需求到測試的所有模型，從而 有助于建立起全生命周期統(tǒng)一模型。
[0029] 其中，需求模型為條目化的需求列表。由于在對航空電子系統(tǒng)設計之前先對用戶 需求進行了調研并得到了用戶需求，因此，系統(tǒng)級的需求模型由設計人員綜合用戶需求得 出。然后，根據(jù)系統(tǒng)需求模型及設計進展，可逐步細化出分系統(tǒng)級至元素級的需求模型。例 如，為了滿足系統(tǒng)級的需要，要求各個分系統(tǒng)必須要能滿足哪些需求，同理，為了滿足分系 統(tǒng)的需求，要求構成該分系統(tǒng)的各個設備必須滿足哪些需求，為了滿足設備的需求，要求構 成該設備的各個模塊必須滿足哪些需求，等等。通過這種逐層分解，可以建立每一個分系統(tǒng) 級至元素級的需求模型。
[0030] 架構模型根據(jù)需求模型建立，其反映了航空電子系統(tǒng)不同層級軟件、硬件的構成 方式，例如系統(tǒng)級架構模型反映了系統(tǒng)的軟件、硬件的構成方式。可根據(jù)不同層級的需求 模型及設計進展，逐步建立從系統(tǒng)級至模塊級的架構模型。例如，為了滿足系統(tǒng)的需求，要 求系統(tǒng)必須由哪些硬件和軟件構成，從而可以建立起系統(tǒng)級架構模型；為了滿足分系統(tǒng)的 需求，要求分系統(tǒng)必須由哪些硬件和軟件構成，從而可以建立起分系統(tǒng)級架構模型；為了滿 足設備的需求，要求設備必須由哪些硬件和軟件構成，從而可以建立起設備級架構模型，等 等。
[0031] 行為邏輯模型反映了航空電子系統(tǒng)對于外界指令的響應及內(nèi)部不同模態(tài)之間的 轉換關系。可根據(jù)不同層級的需求模型及設計進展，逐步建立從系統(tǒng)級至模塊級的行為邏 輯模型。例如，為了滿足系統(tǒng)的需求，要求系統(tǒng)必須對某種外界指令作出某種響應，就可以 據(jù)此建立起系統(tǒng)級行為邏輯模型；為了滿足分系統(tǒng)的需求，要求分系統(tǒng)必須對某種外界指 令作出某種響應，同時要求分系統(tǒng)必須從一種狀態(tài)變換成另一種狀態(tài)，就可以據(jù)此建立起 分系統(tǒng)級行為邏輯模型，等等。
[0032] 人機交互模型根據(jù)硬件模型、行為邏輯模型建立，主要用于設備級，反映了人機交 互界面的組成形式及操作順序等。通過建立人機交互模型，可以反映設備的人機交互界面 上呈現(xiàn)的內(nèi)容。
[0033] ICD模型，即接口控制文件模型根據(jù)架構模型、行為邏輯模型建立，反映軟硬件的 接口形式，貫穿系統(tǒng)級至元素級。通過該ICD模型，可以知道各個系統(tǒng)維度模型通過接口的 控制方式。
[0034] 硬件模型根據(jù)架構模型、ICD模型建立，主要用于設備級、模塊級、元素級，反映硬 件接口、組成形式等。通過硬件模型，可以知道各個系統(tǒng)維度模型，例如分系統(tǒng)模型、設備模 型等的硬件構成、接口是什么樣的等。
[0035] 軟件模型根據(jù)架構模型、I⑶模型建立，主要用于設備級，包含變量及變量間的函 數(shù)關系。通過軟件模型，可以了解設備具有哪些變量以及這些變量之間的函數(shù)關系等，便于 了解設備的功能等。
[0036] 測試模型用于執(zhí)行對所已設計的航空電子系統(tǒng)的仿真測試，主要包含測試需求與 測試步驟，其中測試需求根據(jù)需求模型建立，與需求模型的需求一一對應。根據(jù)測試需求確 定測試步驟，同時根據(jù)測試步驟進行測試。
[0037] 但是，通過上述步驟建立的每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素的各自的需求 模型、架構模型、行為邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型都 是孤立的，為了形成統(tǒng)一模型，必須要建立起各個模型之間的聯(lián)系。因此，接下來，要建立 起每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素的各自的需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人 機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型之間的連接關系，從而形成系統(tǒng)級模 型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模型和元素級模型。所述系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模 型、設備級模型、模塊級模型和元素級模型都涵蓋了整個生命周期從需求到測試的每個研 發(fā)階段的模型。
[0038] 要建立起每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素的各自的需求模型、架構模型、行 為邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型之間的連接關系，必 須清楚各模型之間的連接關系。在本發(fā)明中，發(fā)明人通過對航空電子系統(tǒng)從需求到測試的 研發(fā)過程進行梳理，找出了各模型之間的連接關系。其中，圖3示出了按照研發(fā)階段維度建 立的各個模型之間的連接關系的示意圖。如圖3所示，架構模型與行為邏輯模型均基于需 求模型建立；ICD模型與架構模型、行為邏輯模型和需求模型關聯(lián)；硬件模型、軟件模型、人 機交互模型都與需求模型、結構模型、行為邏輯模型和ICD模型關聯(lián)；測試模型與所有其它 模型關聯(lián)。通過圖3所示的連接關系，可以建立起研發(fā)階段維度中各個模型之間的連接關 系。
[0039] 當然，為了便于將各個模型更好地連接起來，還需要了解各個模型之間具體是如 何連接的。其中，圖4示出了按照研發(fā)階段維度建立的各個模型之間的詳細連接關系的示 意圖。如圖4所示，各模型之間的具體連接關系為：需求模型為其它各模型的基礎，其它各 模型都要與需求模型直接或間接連接。其中，架構模型、行為邏輯模型和測試模型與需求模 型直接連接；ICD模型通過架構模型和行為邏輯模型與需求模型間接連接；軟件模型通過 架構模型、ICD模型與需求模型間接連接；硬件模型通過架構模型、ICD模型與需求模型間 接連接；人機交互模型通過硬件模型和行為邏輯模型與需求模型間接連接。I⑶模型與架 構模型、行為邏輯模型直接關聯(lián)。硬件模型與架構模型、ICD模型直接關聯(lián)，引用架構模型中 的硬件拓撲關系、ICD模型中的硬件接口。人機交互模型與硬件模型、行為邏輯模型直接關 聯(lián)，引用硬件模型中的界面顯示、行為邏輯模型中的狀態(tài)轉移關系。軟件模型與架構模型、 ICD模型直接關聯(lián)，引用架構模型中的軟件架構、ICD模型中的軟件接口。測試模型基于需 求模型建立，并對其它模型進行集成，測試模型對其它模型均為調用關系。
[0040] 最后，基于系統(tǒng)維度，集成上述系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模 型和元素級模型，即，按照圖2中所示的樹狀圖的方式將上述系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、 設備級模型、模塊級模型和元素級模型連接在一起，從而形成航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng) 一模型。
[0041] 為簡潔和清楚地描述本發(fā)明所述的建模方法，下面以航空電子系統(tǒng)中的武器分系 統(tǒng)為例，以導彈地面自檢"直流加電"的過程為設計場景，描述實現(xiàn)該過程所需的航空電子 系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模過程。
[0042] 該"直流加電"過程共包含2個用戶場景，分別描述如下： 1、加電正常： 1) DD (導彈）已掛載的情況下，飛行員通過PNL (控制面板）上的"武器總電源"和"武 器供電"開關啟動DD直流加電過程； 2) SMS (導彈外掛）接到開關信號以后控制給DD供直流電； 3) DD通過SMS向MP (綜合處理機）反饋加電狀態(tài)； 4ΠΜΡ更新DD符號，對正在加電的DD顯示加溫符號； 5)在加電10S后，SMS向MP更新狀態(tài)為"計時到"，計時到的武器綠色顯示。
[0043] 2、加電故障： 1) DD已掛載的情況下，飛行員通過PNL上的"武器總電源"和"武器供電"開關啟動DD 直流加電過程； 2) SMS接到開關信號以后控制給DD供直流電； 3) DD通過SMS向MP反饋加電狀態(tài)； 4ΠΜΡ更新DD符號"XX"。
[0044] 針對上述情形，采用本發(fā)明的建模方法建立統(tǒng)一模型的具體步驟如下。
[0045] 第一步，按照系統(tǒng)維度進行航空電子系統(tǒng)的劃分，進行系統(tǒng)維度分解，得到分解后 的示意圖如圖5。眾所周知，武器分系統(tǒng)包括四個設備，即DD、PNL、SMS和頂P ;設備SMS包 括三個模塊，即主控模塊、接口模塊和執(zhí)行模塊；而主控模型又包括多個元素，例如處理器 等。為了簡化，在圖5中只示出了 SMS的模塊，并且只示出了 SMS的主控模塊的其中一個元 素。本領域技術人員眾所周知的是，DD、PNL、MP也包括多個模塊且每個模塊也包括多個 元素，并且SMS的其它模塊也包括多個元素。但是，這些內(nèi)容都是本領域技術人員公知的內(nèi) 容，為了簡化，在圖5中并沒有示出這些內(nèi)容。
[0046] 第二步，針對武器分系統(tǒng)，PNL、SMS等設備，主控模塊等模塊，處理器等元素等分別 建立相應的需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、軟件模型、硬件模 型和測試模型。
[0047] 1、建立需求模型 根據(jù)上述用戶場景，即用戶需求，建立武器分系統(tǒng)的需求模型如下： 1) 如果人員按下"武器總電源"和"武器供電"開關，需要在1秒內(nèi)更新導彈符號； 2) 如果人員按下"武器總電源"和"武器供電"開關，DD需要在1秒內(nèi)接收到供電信號； 3) 如果加溫正常，需要在按下"武器總電源"和"武器供電"開關后10秒更新DD符號 "計時到"。
[0048] 然后，根據(jù)武器分系統(tǒng)的需求，可以確定各個設備必須滿足的需求，從而可以建立 設備級需求模型，其中SMS的需求模型如下： 1) 如果接收到"武器總開關"和"武器供電"開關量，需要在1秒內(nèi)開始對DD直流供 電； 2) 如果接收到DD "加電狀態(tài)：好"信號，需要在1秒內(nèi)向MP發(fā)送"加電正常"信號； 3) 如果接收到DD "加電狀態(tài)：好"信號，需要在倒計時10秒向MP發(fā)送"計時到"信 號； 4) 如果接收到DD "加電狀態(tài)：壞"信號，需要在1秒內(nèi)向MP發(fā)送"加電故障"信號。
[0049] 同理，可以根據(jù)武器分系統(tǒng)的需求模型，建立DD、PNL和頂P的設備級需求模型；并 根據(jù)設備級需求模型建立構成設備的各個模塊的需求模型；和根據(jù)模塊的需求模型建立構 成模型的各個元素的需求模型。為了簡化，在這里不一一列出。但是，本領域技術人員可以 根據(jù)上述武器分系統(tǒng)的需求模型逐步進行建立。
[0050] 2、建立架構模型 由武器分系統(tǒng)的需求可知，構成武器分系統(tǒng)的各個設備之間要能夠進行通信。因此，根 據(jù)武器分系統(tǒng)的上述需求模型，建立武器分系統(tǒng)的架構模型如圖6所示。該架構模型包含4 個設備和一條冗余的1553B總線。4個設備分別是PNL、DD、SMS、MP，設備之間通過1553B 通訊。
[0051] 然后，根據(jù)設備級需求模型，建立設備級架構模型。其中，由SMS的需求模型可知， 要求SMS的接口模塊和執(zhí)行模塊都要與主控模塊進行數(shù)據(jù)雙向傳輸，因此建立的SMS架構 模型如圖7所示。其中，接口模型和執(zhí)行模塊都通過交叉數(shù)據(jù)鏈路與主控模塊連接。
[0052] 同理，可以根據(jù)DD、PNL和MP的需求模型，建立DD、PNL和MP的架構需求模型； 并根據(jù)各模塊的需求模型建立各模塊的架構模型。為了簡化，在這里不一一列出。但是，本 領域技術人員可以根據(jù)上述各自的需求模型逐步建立相應的各自的架構模型。
[0053] 3、建立行為邏輯模型 根據(jù)武器分系統(tǒng)的需求模型，即，根據(jù)上述描述的武器分系統(tǒng)的需求，可以建立武器分 系統(tǒng)的行為邏輯模型。因為有加電正常和加電異常兩種用戶場景，因此武器分系統(tǒng)的行為 邏輯模型分別為正常情況下的行為邏輯模型和異常情況下的行為邏輯模型。其中，圖8示 出了武器分系統(tǒng)在正常情況下的行為邏輯模型的示意圖；圖9示出了武器分系統(tǒng)在異常情 況下的行為邏輯模型的示意圖。
[0054] 然后，根據(jù)設備級需求，建立設備行為邏輯模型。其中，根據(jù)SMS的需求模型，建立 SMS行為邏輯模型如圖10所示。
[0055] 同理，可以根據(jù)其它設備級需求模型，以及模塊級需求模型建立其它的設備行為 邏輯模型以及模塊行為邏輯模型。為了簡化，在這里不一一列出。但是，本領域技術人員可 以根據(jù)上述各自的需求模型逐步建立相應的各自的行為邏輯模型。
[0056] 4、建立人機交互模型 在武器分系統(tǒng)中，只有PNL有人機交互需求，因此，只需要針對PNL建立人機交互模型。 根據(jù)前面的武器分系統(tǒng)行為邏輯模型及PNL的行為邏輯模型、硬件模型，可以確定PNL人 機交互的功能，進而建立PNL的人機交互模型，具體參見圖11。在該PNL的人機交互模型 中，其中，"武器總電源"按鈕和"武器供電"按鈕是供人員依次點擊用的；"加溫符號"指示 燈、" "時間到"指示燈和"加電故障"指示燈是供人員判斷導彈加電狀態(tài)用的。
[0057] 5、建立I CD模型 根據(jù)武器分系統(tǒng)的架構模型與行為邏輯模型，可以建立武器分系統(tǒng)的ICD模型。其中， 根據(jù)武器分系統(tǒng)的需求可知，該武器分系統(tǒng)的ICD模型為：硬件部分采用總線型結構，四個 設備DD、PNL、SMS和MP之間通過總線互相連接。其中，建立的武器分系統(tǒng)的I⑶模型的軟 件部分如圖12所示，按照圖12所示構建武器分系統(tǒng)的各設備DD、PNL、SMS和MP之間的通 訊數(shù)據(jù)。
[0058] 同理，可以根據(jù)設備、模塊的架構模型與行為邏輯模型，建立相應的ICD模型。為 了簡化，在此不一一列出。但是，本領域技術人員可以根據(jù)設備、模塊的架構模型與行為邏 輯模型，按照與上述建立武器分系統(tǒng)的ICD模型的方式相同的方式構建相應的ICD模型。
[0059] 6、建立軟件模型 由于只有設備才具有軟件模型，所以不需要建立武器分系統(tǒng)、模塊、元素等的軟件模 型，只需要建立設備的軟件模型即可。根據(jù)圖6所示的武器分系統(tǒng)的架構模型，并根據(jù)圖12 所示的ICD模型中數(shù)據(jù)交互關系，確定SMS在武器分系統(tǒng)中的定位，從而建立SMS的軟件模 型。SMS的軟件模型包含3個函數(shù)，分別為：加電指令函數(shù)、加電狀態(tài)檢測函數(shù)、計時函數(shù)。 同時，SMS的軟件模型包含的全局變量為：加電指令、加電狀態(tài)、計時時間。
[0060] 同理，可以根據(jù)圖6所示的武器分系統(tǒng)的架構模型，并根據(jù)圖12所示的ICD模型 中數(shù)據(jù)交互關系建立其它設備的軟件模型。為了簡化，在此不一一列出。但是，本領域技術 人員根據(jù)按照與上述建立SMS的軟件模型相同的方式建立其它設備的軟件模型。
[0061] 7、建立硬件模型 由于只有設備、模塊和元素才有硬件模型，而武器分系統(tǒng)不具有硬件模型，所以不需要 建立武器分系統(tǒng)的硬件模型，只需要建立起設備、模塊和元素的硬件模型即可。其中，可以 根據(jù)SMS的架構模型和ICD模型，建立SMS的硬件模型，如圖13所示。所述SMS的硬件模 型表示：該SMS的硬件構成為主控模塊、執(zhí)行模塊和接口模塊，并且各模塊的接口之間通過 1553B總線通訊。
[0062] 同理，可以根據(jù)其它設備、各個模塊和各個元素的架構模型和ICD模型，建立其它 設備、各個模塊和各個元素的硬件模型。為了簡化，在此不一一列出。
[0063] 8、建立測試模型 首先基于上述用戶場景，依據(jù)武器分系統(tǒng)的需求，建立武器分系統(tǒng)的測試需求，得到的 武器分系統(tǒng)的測試需求為： 1) 如果人員按下"武器總電源"和"武器供電"開關，DD需要在1秒內(nèi)接收到供電信號； 2) 如果人員按下"武器總電源"和"武器供電"開關，需要在1秒內(nèi)更新導彈符號； 3) 如果加溫正常，需要在按下"武器總電源"和"武器供電"開關后10秒更新DD符號 "計時到"。
[0064] 上述3條測試需求與武器分系統(tǒng)的需求一一對應。然后，根據(jù)武器分系統(tǒng)的上述 測試需求確定武器分系統(tǒng)的測試步驟如圖14所示。在確定了武器分系統(tǒng)的測試需求和測 試步驟之后，也就建立了武器分系統(tǒng)的測試模型。
[0065] 然后，根據(jù)設備的需求，確定各設備的測試要求。其中，SMS測試需求為： 1) 如果接收到"武器總開關"和"武器供電"開關量，需要在1秒內(nèi)開始對DD直流供 電； 2) 如果接收到DD "加電狀態(tài)：好"信號，需要在1秒內(nèi)向MP發(fā)送"加電正常"信號； 3) 如果接收到DD "加電狀態(tài)：好"信號，需要在倒計時10秒向MP發(fā)送"計時到"信 號； 4) 如果接收到DD "加電狀態(tài)：壞"信號，需要在1秒內(nèi)向MP發(fā)送"加電故障"信號。
[0066] 上述4條測試需求與SMS的需求--對應。然后根據(jù)SMS的測試需求，建立SMS 的測試步驟如圖15所示。在確定了 SMS的測試需求和測試步驟之后，也就建立了 SMS的測 試模型。
[0067]同理，可以采用同樣的方式建立其它設備、模塊和元素的測試模型。為了簡化，在 這里不--列出。
[0068] 第三步，建立所述第二步中建立的各個需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人機 交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型之間的連接關系，從而形成武器分系統(tǒng) 模型、DD模型、PNL模型、SMS模型、IMP模型、主控模塊模型、接Π 模塊模型、執(zhí)行模塊模型、 處理器模型等等。具體建立時，依據(jù)圖3和圖4所示的方式建立各模型之間的連接關系。其 中，在前面已經(jīng)詳述過如何具體建立各模型之間的連接關系。為了簡略，這里不再詳述。 [0069] 第四步，模型集成。基于系統(tǒng)維度，按照圖5所示的武器分系統(tǒng)的分解圖集成武器 分系統(tǒng)模型、DD模型、PNL模型、SMS模型、MP模型、主控模塊模型、接口模塊模型、執(zhí)行模 塊模型、處理器模型等等，形成武器分系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型。
[0070] 通過上述實施例可以看出，通過本發(fā)明的建模方法，可以準確地建立航空電子系 統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型，所建立的模型可以對航空電子系統(tǒng)的整體軟/硬件架構、功能、接 口、行為等進行有效描述，支持系統(tǒng)級的綜合仿真，實現(xiàn)從需求至最終測試整個研發(fā)過程中 數(shù)據(jù)的無縫傳遞。
[0071] 【具體實施方式】的內(nèi)容是為了便于本領域技術人員理解和使用本發(fā)明而描述的，并 不構成對本發(fā)明保護內(nèi)容的限定。本領域技術人員在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，可以對本 發(fā)明進行合適的修改。本發(fā)明的保護內(nèi)容以權利要求的內(nèi)容為準。在不脫離權利要求的實 質內(nèi)容和保護范圍的情況下，對本發(fā)明進行的各種修改、變更和替換等都在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法，其包括以下步驟： (1) 按照系統(tǒng)維度，自頂向下，將航空電子系統(tǒng)逐步分解成系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和 元素； (2) 針對每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素，按照研發(fā)階段維度，對應地建立各自 的需求模型、架構模型、行為邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試 模型； (3) 建立起每一個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備、模塊和元素的各自的需求模型、架構模型、行為 邏輯模型、人機交互模型、ICD模型、硬件模型、軟件模型和測試模型之間的連接關系，形成 系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模型和元素級模型； (4) 基于系統(tǒng)維度，集成上述系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設備級模型、模塊級模型和元 素級模型，形成航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型。
2. 如權利要求1所述的航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法，其中，所述步 驟（2)中，系統(tǒng)級的需求模型由設計人員綜合用戶需求得出，并根據(jù)系統(tǒng)級的需求模型及 設計進展，逐步細化出分系統(tǒng)級至元素級的需求模型；架構模型根據(jù)需求模型建立，反映航 空電子系統(tǒng)不同層級軟件、硬件的構成方式，并根據(jù)不同層級的需求模型及設計進展，逐步 建立從系統(tǒng)級至模塊級的架構模型；行為邏輯模型反映了航空電子系統(tǒng)對于外界指令的響 應及內(nèi)部不同模態(tài)之間的轉換關系，根據(jù)不同層級的需求模型及設計進展，逐步建立從系 統(tǒng)級至模塊級的行為邏輯模型；人機交互模型根據(jù)硬件模型、行為邏輯模型建立，主要用于 設備級，反映了人機交互界面的組成形式及操作順序；ICD模型根據(jù)架構模型、行為邏輯模 型建立，反映軟硬件的接口形式，貫穿系統(tǒng)級至元素級；硬件模型根據(jù)架構模型、ICD模型 建立，主要用于設備級、模塊級、元素級，反映硬件接口、組成形式；軟件模型根據(jù)架構模型、 ICD模型建立，主要用于設備級，包含變量及變量間的函數(shù)關系；測試模型用于執(zhí)行對已設 計的航空電子系統(tǒng)的仿真測試，主要包含測試需求與測試步驟，其中測試需求根據(jù)需求模 型建立。
3. 如權利要求1-2中任一項所述的航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法，其 中，所述步驟（3)中，各模型之間的連接關系為：架構模型與行為邏輯模型均基于需求模型 建立；ICD模型與架構模型、行為邏輯模型和需求模型關聯(lián)；硬件模型、軟件模型、人機交互 模型都與需求模型、結構模型、行為邏輯模型和ICD模型關聯(lián)；測試模型與所有其它模型關 聯(lián)。
4. 如權利要求1-3中任一項所述的航空電子系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法，其 中，所述步驟（3)中，各模型之間的具體連接關系為：需求模型為其它各模型的基礎，架構 模型與行為邏輯模型均基于需求模型建立，ICD模型與架構模型、行為邏輯模型直接關聯(lián)； 硬件模型與架構模型、ICD模型直接關聯(lián)，引用架構模型中的硬件拓撲關系、ICD模型中的 硬件接口；人機交互模型與硬件模型、行為邏輯模型直接關聯(lián)，引用硬件模型中的界面顯 示、行為邏輯模型中的狀態(tài)轉移關系；軟件模型與架構模型、ICD模型直接關聯(lián)，引用架構 模型中的軟件架構、ICD模型中的軟件接口；測試模型基于需求模型建立，并對其它模型進 行集成，測試模型對其它模型均為調用關系。
【文檔編號】G06F17/50GK104063551SQ201410313346
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2014年7月3日
【發(fā)明者】章磊, 周堯明, 劉陽, 李晉, 劉曉春, 楊玲, 曹勇, 熊熠 申請人:北京索為高科系統(tǒng)技術有限公司