一种SysML到SLIM模型的自动构造方法

近年来,基于模型的安全性分析(MBSA)是复杂系统建模与分析领域备受关注的分析方法.由于系统架构建模语言SysML缺少形式化的语义语法,不支持MBSA方法,而SLIM语言具备形式化语义和语法,支持安全性分析,所以本文提出了一种基于ATL(ATLAS Transformation Language)的SysML模型到SLIM模型的自动构造方法SysML2SLIM.首先,搭建系统的SysML模型并导出为XMI文件格式,根据SysML规约文档以及SLIM的BNF范式构建元模型,并建立模型元素映射规则;其次,设计源模型文件处理算法,在保留必要标签信息的情况下,获得规范的SysML源模型文件;接下来,根据元素映射规则利用ATL编写转换规则文件,调用ATL引擎完成构造;然后,给出模型转换的正确性证明的推导;此外,对集成SysML2SLIM方法的工具MSAT进行介绍;最后,对航天器中的电池传感器系统进行分析,验证了自动构造方法的有效性.

基于SysML的空间有效载荷测试路径自动生成方法

为简化对空间有效载荷这一复杂系统的集成测试工作,引入基于模型的系统工程(model-based sytems engineering,MBSE)思想,提出一种基于系统建模语言(system modeling language,SysML)的测试路径自动生成方法。所提方法所需的信息全部来源于载荷设备在数字设计阶段所构建的SysML数字模型。首先,对载荷的SysML活动图进行预处理;之后,根据载荷运行特性与活动图特性构建测试路径搜索模型,并以此提出改进蚁群算法以搜索全部测试路径;最后,基于SysML用例图在全部测试路径中进一步进行搜索,从而获取指定功能的测试路径。以空间燃烧科学实验载荷为例展示所提方法的详细过程,并对算法性能进行分析。在200次重复实验中,所提方法所得测试路径的覆盖率达到100%,最大迭代次数为27。实验结果表明,所提方法不会产生大量的无效测试路径,大大提高测试路径规划工作的效率。

基于SysML的民机系统功能设计方法及应用

针对当前民机系统功能设计过程中缺乏形式化描述、模型复用性不强与动态模型建立不足等问题,将基于模型的系统工程(MBSE)理念引入民机系统设计过程中,提出了一套基于系统建模语言(SysML)的民机系统功能设计方法。首先定义用例模型,抽象出系统的顶层功能愿景,进而开展功能的分解分配与系统静态功能模型的构建;接着建立系统的功能流模型,然后进行功能泳道划分与功能交互序列构建,从多角度分析系统的行为特性,在此过程中结合活动图、泳道图和序列图构建系统的动态功能模型;最后给出系统的结构接口实现,形成一套逻辑性强的完备的功能设计方案。以民机航电系统为例进行功能设计,结合SysML建立航电系统的功能模型,验证了该方法的可行性与有效性,适用于民机系统的功能设计。

基于SysML的智能仓储系统建模方法

针对智能仓储系统设计开发过程中,传统的基于文本的系统设计方法容易出现文本资料冗杂、信息语义难统一、系统信息难关联的问题,提出一种基于SysML的MBSE建模方法。该方法结合智能仓储系统的特征,运用SysML中的多种视图,从功能、结构、行为、参数等方面对智能仓储系统进行简洁且全面的描述,结果模型的逻辑性和可修改性强。保证了系统模型多视图间信息的一致性和关联性,提高了设计人员的工作和沟通效率,同时也为其他生产制造系统提供了可借鉴的模型表达方法。

基于自定义规则的SysML用例自动生成方法研究

现代系统越来越复杂,传统的工程方法往往难以处理这些复杂问题。基于模型的系统工程(MBSE)可以通过建立系统模型、对系统进行分析和仿真等方式来快速、准确地掌握系统的行为和性能,从而有效地解决复杂性问题。系统建模语言(SysML)可以帮助人们清晰地理解和描述系统。以往基于自然语言的系统描述方法很容易出现理解歧义以及表达不准确等问题,因此,基于自然语言处理(NLP)技术的SysML图自动生成是目前极具学术价值的研究领域,然而目前关于此方面的研究仍相对有限。本文提出了一种名为NLP驱动的用例图自动生成方法,简称为NLUCD。首先使用事先制定的语言规则对输入文本进行预处理;然后使用NLP工具进行文本分割、词干提取与词形还原等操作;接着使用微调过的BERT模型进行命名实体识别和句法依赖分析;随后,定义了3组规则来提取用例图中的参与者、用例和关系,与用例图中的元素及其关系相对应;最后,绘图工具完成了对SysML用例图的生成。虽然该方法目前主要适用于英文文本,但该方法为系统设计领域的自动化和智能化提供了新思路和新视角,具有一定的理论和实践价值。

基于SysML的辅助动力控制系统需求分析

辅助动力控制系统是提供飞机电源和气源的重要系统,也是集成了软件、硬件、电气、机械、液压等多专业和多部件的复杂系统。为提高系统设计质量和专业协同效率,引入MBSE系统工程理念并采用SysML构建民用飞机APU控制系统需求模型。应用结果表明,结构化、数字化的需求模型代替基于文档的需求沟通,使控制系统分析过程更加显性化、设计结果更加直观,有效提高APU控制系统专业协同效率。

SysML:一种新的系统建模语言

SysML(SystemsModelingLanguage)是国外正在研究的一种新的系统建模语言,是为系统工程应用开发的标准建模语言,它的内容包括SysML语义和SysML表示法两个部分。介绍了SysML的产生背景、元模型理论、语言体系结构和语言形式,重点介绍了SysML的九种基本图形:类图、装配图、用例图、需求图、参数图、顺序图、活动图、状态机图和时间图,总结了SysML的主要特点和应用领域。

基于SysML的系统体系结构产品设计

系统建模语言(SysML)是国际对象管理组织(OMG)开发的系统工程可视化体系结构设计语言。以该设计语言为基础,参照美国国防部体系结构框架文件(DoDAF),提出一种基于模块化功能分析的体系结构设计思路和体系结构产品描述过程。综合系统工程结构化方法和面向对象方法的优势,支持集成系统高层体系结构设计描述、分析及校验。论述系统体系结构产品设计步骤,并采用防空作战指挥系统的部分产品生成实例展示此过程。

基于SysML的模型驱动复杂产品设计的信息集成框架研究

针对如何为复杂机电产品建立不同层次、不同物理域的设计信息及其与仿真信息间的关联这一重要问题,以系统建模语言SysML为基础,提出了支持模型驱动多域复杂产品多层次设计与仿真信息集成框架;建立了基于SysML扩展的核心集成信息模型,以支持系统设计与仿真集成及不同层次设计过程的信息集成。以此为基础,重点研究了SysML和Simscape建模语言的元模型及其间的映射规则,以及基于三元图文法的系统层设计信息与仿真信息动态关联与集成的方法。最后给出了实例进行分析验证。

基于SysML的作战行动序列建模方法

为了达到组织目标和任务使命,必须建立一系列彼此相互关联的、具有层次结构的活动和过程之间的关系。要实现对组织的有效管理,核心就在于通过计划建模和控制系统来协调这些关系。在介绍与分析SysML语言特点的基础上,建立了作战行动序列(COA,Course of Action)的形式化定义,提出了基于SysML的作战行动序列建模方法,并给出了应用实例。应用该建模方法,有利于提高作战行动计划的适应性和开放性。

基于SysML与Simulink的飞控系统概念样机设计

研究了一种基于SysML与Simulink的飞控系统概念样机设计方法。首先分析了SysML相对于UML的扩展及其比STATEMATE/UML更适合飞控系统概念样机设计的原因;其次,为了实现对飞控系统概念样机设计过程的完整支持,研究了一种实现SysML与Simulink模型集成及协同仿真的SysML扩展机制,分析了扩展机制需要解决的关键问题以及扩展机制的Profile定义;最后,以一无人飞行器飞控系统Predator为例,基于SysML与Simulink对其概念样机进行了设计,并进行了仿真验证。设计实践表明该方法能有效支持飞控系统概念样机设计。

基于Petri网的SysML活动图的分析与验证

系统建模语言(Systems Modeling Language,SysML)是目前国际上系统工程领域最新的标准建模语言,它包括语义和表示法两部分,缺乏分析和验证的手段。为了弥补这一不足,研究了SysML活动图到Petri网的转换方法,主要定义了将SysML活动图转换为相应Petri网可执行模型的6种转换规则。应用这些规则可以将活动图转换为Petri网模型,进而对其进行化简、分析和验证,同时可检测SysML的行为规范与并发相关的性质,如死锁、有界性等。采用列举法和模拟法验证了所建模型的一致性。证书申请活动图的实例表明,该方法是可行的。

系统建模语言(SysML)及其在DoDAF产品描述中的应用

SysML(Systems Modeling Language)是目前国际上系统工程领域最新的标准建模语言,SysML在重用UML2.1的基础上,对其进行了特定的扩展,它对于系统分析中系统的需求、结构、行为、分配和属性约束等描述特别有效。在跟踪SysML的基础上,首先深入分析了该语言的体系结构;接着对该语言的10大建模图形给出实例,逐一介绍;最后创造性地给出了使用该语言描述美军DoDAF产品的方法。

基于SysML的反卫作战体系可视化模型

为了更有效地反击卫星作战,对基于系统建模语言(System Modeling Language,SysML)的反卫作战体系可视化模型进行构建。分析了将DoDAF和SysML相结合并用于复杂军事系统设计的合理性;借鉴美军海基反卫试验的相关成果,设计了在DoDAF框架下的反卫作战体系,描述了相关军事需求,构建了其在DoDAF框架下最小产品集的SysML模型。该模型为下一步进行定性和定量相符合的分析和评价打下了基础。

基于DEVS-SYSML-CPN的复杂武器体系建模方法研究

提出了一种基于DEVS-SysML-CPN的层次化武器体系建模与分析方法,该方法通过系统构件的逐层分解,以及系统静态模型、逻辑模型、可执行模型逐级映射的途径,能有力地应对集成复杂武器体系结构的分析问题,很好地支持了DoDAF的建模规范。重点阐述了DoDAF建模规范在复杂体系结构建模方面的不足,以及DEVS、SysML所做的改进。

基于SysML的联合火力打击方案建模方法

为了达成联合火力打击的作战目标,必须在决策层面上确定科学的作战方案,从而指导作战计划的制定。通过对联合火力打击方案建模,一方面可以在顶层控制和协调联合火力打击作战计划的制定,另一方面可以支持联合火力打击方案对作战使命目标完成效果的评估分析。在对当前常用建模语言的对比分析的基础上,提出基于SysML的联合火力打击方案建模方法,并给出了相关视图的描述范式。实际应用表明,该方法有利于提高作战方案决策的适应性和开放性。

DoDAF产品集的SySML模型支持

系统建模语言SySML(SystemModelingLanguage)基于UML2.0对DoDAF产品描述模型进行支持。SySML在图形上进行了调整,包括改进活动图和组合结构图,增加需求图和参数图,与删除合作图和配置图。实例证明SySML能够很好的支持DoDAF产品的生成,和满足对结构分解、功能分析的需求。

基于SysML的无人侦察机需求描述方法研究

在装备论证与开发中,装备用户和研制设计人员间的需求描述往往难以沟通,造成研制工作的推迟和较大偏差。针对这种用户与研制方的需求交流障碍,借鉴SysML需求图建立武器装备需求描述的方法与步骤。主要分析了需求基本模型、需求导出模型、需求满足模型和需求验证模型等四类需求子模型。以无人侦察机需求为例,给出了基于SysML需求图对无人机顶层需求及其与设计参数之间的关系进行描述的方法。需求建模的结果表明,利用SysML需求图能够准确地对无人侦察机的需求进行描述,并且易于理解和操作。

SysML及其在C^4ISR系统建模中的应用研究

针对C4ISR分析与设计中建模手段的不足,提出了基于SysML对C4ISR系统的组成、接口与通信、功能、状态变迁、系统事件跟踪等进行建模的方法。在分析SysML四层元模型体系结构基础上,分析了SysML的语义与图形表示机制,探讨了SysML对C4ISR系统建模的支持作用,并以某防空指挥系统的建模为例,对系统的组成、接口与通信关系、系统功能、状态转移以及事件跟踪进行了描述,系统分析了基于SysML的C4ISR系统建模过程。对于提高C4ISR系统建模能力提供了一种可行的思路。

基于SysML的可执行体系结构框架

目前可执行体系结构的相关研究缺乏统一的描述框架和分析设计方法。为此,结合系统建模语言(SysML)中的行为图、需求图和结构图,改进美国国防部体系结构框架的三视图体系结构,在此基础上提出一种可执行体系结构框架模型,并规范可执行开发过程。应用结果表明,该框架是可行的,能为下一步体系结构的动态仿真评估验证提供方法指导。