一种基于SysML/MARTE/pCCSL的信息物理融合系统协同建模方法

信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems, CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统.针对这种异构系统的建模问题一直是人们研究的重点,但是,缺乏系统性的方法来建模CPS的特性,如异构性、不确定性、软硬协同和非功能属性(Non-Functional Properties, NFP)等.提出了一种基于SysML (System Modeling Language)/MARTE (Modeling and Analysis of Real-Time and Embedded Systems)/pCCSL (p Clock Constraint Specification Language)的协同建模方法,实现了从不同视角建模CPS的不同特征,包括系统的结构、行为、时钟约束和NFP.该方法的新颖性在于使用pCCSL规约各模型之间的交互和同步,显式地建模模型之间的逻辑一致性.同时,为了捕捉CPS的特性如随机行为和连续行为,扩展了一些SysML/MARTE的元模型.最后,给出了一个智能建筑的案例以展示所提出的协同建模方法的可用性.

基于DFT-MARTE模型的时序分析算法

针对航天嵌入式软件(aerospace embedded software,AES)时序需求复杂带来的时序需求定义不准确问题,提出一种基于MARTE(modeling and analysis of real-time and embedded systems)模型的数据流时序(data flow timing based on MARTE,DFT-MARTE)模型,设计基于该模型的处理点缓存计算算法、时序偏离概率检测算法和时序序列分析算法。处理点缓存计算算法动态更新缓存空间,使后续时序检测正常执行;时序偏离概率检测算法利用多线程并发模拟时序特性,检测需求中时序偏离问题;时序序列分析算法是基于梯度下降算法,拟合时序序列,指导用户优化需求。该模型相比传统数据流模型更适用航天嵌入式软件,利于后续开发和维护,具有极高的应用价值。

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DoDAF和SysML的潜艇与UUV协同作战概念描述方法

随着UUV等水下无人装备及技术的不断发展,水下无人装备在作战领域逐渐深入,探索潜艇与UUV协同的作战概念对于牵引水下装备发展具有重要意义。基于DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)框架和SysML语言(Unified Modeling Language),建立潜艇与UUV协同作战概念描述方法,对潜艇与UUV协同反舰的作战概念进行了顶层、规范化的描述,可为潜艇与UUV协同作战概念研究提供参考。

China International Travel Mart 2023 Opens in Yunnan

At the China International Travel Mart(CITM)2023,the participants discuss the new characteristics,new trends and new opportunities of cultural and tourism development under the new situation,jointly promote the revitalization,vitality and prosperity of the tourism industry,create a direction for the development of the Chinese and international tourism market,and promote the prosperity and development of global tourism.

China Cultural Center in Sofia Holding the 2nd China-Bulgaria Martial Arts Culture Festival

On April 26,on the occasion of the arrival of the"World Tai Chi Day",the"Bulgaria Youth Cup"-the 2nd China-Bulgaria Martial Arts Culture Festival co-sponsored by China Cultural Center in Sofia,the Bulgarian Ministry of Youth and Sports,and the Bulgarian Martial Arts Association officially kicked off in Sofia,the capital of Bulgaria.The event attracted a total of 17 young martial arts teams all over Bulgaria,with nearly 300 participants.After two days of intense competition,local Taijiquan experts and professional martial arts judges selected the winners of seven groups,such as Tai Chi and Wing Chun.

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。

基于MDE的异构模型转换：从MARTE模型到FIACRE模型

通过研究一个具有代表性的UML/MARTE(unified modeling language/modeling and analysis of real time and embedded systems)模型向FIACRE(intermediate format for the architectures of embedded distributed components)形式模型的转换实例,探讨了异构模型之间在语义和语法层的相互转换问题.在语义层,通过模型转换技术构造语义映射规则,实现元语言之间的转换;在语法层,通过构造元模型的具体语法,反映元语言的语法规则,从而产生目标模型的程序实体.基于此实例研究,探讨了通用转换途径的相关框架和关键技术,并讨论了转换工作的优缺点和实用性.

基于MDA的MARTE模型形式化方法

针对嵌入式系统对可靠性和可预测性的要求,提出基于MDA对嵌入式系统的建模语言MARTE进行形式化描述的方法。建立Object-Z的元模型,定义了MARTE元模型与Object-Z元模型之间的模型转换关系,给出了MARTE模型到Object-Z模型的语义映射和语法转换的具体过程。该方法支持将MARTE模型形式化转换为Object-Z模型,有利于软件开发早期的检验和验证。

基于模型转换的MARTE顺序图的形式化分析

作为一项新规范,MARTE有许多方面亟待完善.如何对依照MARTE设计的模型开展验证是待解决问题之一.对象管理组织提出用模型转换的方法将依照MARTE设计的模型(记为A)转换成另一种具有完备的验证方法和工具的形式化模型(记为B),然后对B进行验证和精化,以完成A的验证和精化工作.此思想面临的难题是如何保证B能够完整且准确地模拟A的行为.提出了形式化模型-TTS4SD,用来描述MARTE规范定义的带时间约束的顺序图的形式语义并在此基础上展开分析.首先给出顺序图的形式定义,把时间变迁系统(TTS)扩充成TTS4SD,用TTS4SD描述顺序图的形式语义,最后对TTS4SD展开分析.这在一定程度上提高了设计阶段模型的正确性.通过一个实例说明从顺序图到TTS4SD的转化过程以及基于TTS4SD的验证方法.

基于MDA的MARTE模型形式化转换

非形式化/半形式化模型到形式化模型之间的转换是当前软件工程领域的研究热点。根据异构模型转换,提出了基于MDA的MARTE模型到Object-Z规约之间的转换方法。针对Object-Z在实时领域表达能力不足的问题,首先扩展Object-Z元模型;然后在MDA的元元模型体系下,定义了MARTE元模型和扩展的Object-Z元模型之间的转换规则。MARTE模型可以重用这些转换规则以实现到Object-Z形式化描述之间的转换,进而可以对模型进行形式化验证;最后通过一个实例使用该方法完成模型转换,具体说明了转换规则的应用。

基于MARTE模型的系统可靠性预测

系统的可靠性是系统的重要非功能属性之一。传统的可靠性分析在系统开发结束后进行,可能会发现由于系统开发早期的架构设计不合理而导致的问题,这时再修改系统架构并重做后继开发步骤,将会浪费大量人力和物力。如果能在开发的早期阶段,在系统模型层面进行分析并预测,则可以尽早地发现系统可靠性方面的问题并将其修复。UML是一种通用的、标准化的建模语言,MARTE是UML在嵌入式实时系统领域的扩展。提出了基于MARTE模型的系统可靠性预测方法,该方法考虑的MARTE模型包括用例图、活动图、部署图。先将MARTE模型转换为马尔可夫决策过程网络模型,再利用概率模型检测工具PRISM进行分析,得到系统可靠性的预测结果。实例研究表明,所提方法不仅能够预测系统可靠性的最大值和最小值,还能通过调整各个资源的可靠性值,考察其对系统可靠性的影响,为设计人员的进一步工作提供参考。

基于UML MARTE处理AADL的端到端流延迟

AADL和MARTE都支持对实时嵌入式系统形式化建模的分析。利用MARTE的时间模型设备,研究MARTE是如何对实时嵌入式系统的建模和分析的,能够比较准确的通过事件或者数据端口的端到端流延迟分析,表达AADL周期性或非周期性任务。

人工圈养紫貂(Martes zibellina)行为谱构建及行为节律研究

2014年5月~2015年2月,采用全事件取样法和扫描取样法（scan sampling method）对人工圈养的8只紫貂进行行为学观察,定义了休息、运动、采食、排泄、警戒以及其他行为等行为谱。通过对雌雄紫貂在不同季节行为节律研究发现：除了睡眠行为、卧息行为和玩耍行为外,其他行为在时间分配上均表现出雄性高于雌性,卧息行为和其他行为时间分配雌雄之间差异性显著（P〈0.05）。人工圈养紫貂行为的日节律表现为19：00到次日5：00处于活动高峰期,日行为具有一定节律性。不同季节紫貂的日节律表现为夏季最高,冬季最低。

基于MARTE的IMA系统时间资源可调度配置验证

目前综合模块化航空电子系统(IMA)在资源配置方面有非常高的安全可靠性需求,其中时间资源的可调度性配置验证也显得至关重要。本文在AFDX网络架构下提出了一种IMA系统时间相关概念的MARTE建模和时间资源可调度配置的正确性验证方法。建立了IMA系统通信虚拟链路、AFDX终端、分区以及进程等相关元素到MARTE模型元素的建模规则,并设计了基于可调度分析工具MAST的时间资源可调度配置验证框架,最后利用相关实例进行仿真和分析得到验证结果。

基于SysML的载人航天故障模式分析及建模方法

为实现故障模式的高效管理、开展基于模型的可靠性和安全性分析,以载人航天顶层任务设计为背景,对基于SysML的故障模式分析及建模方法进行了研究。首先,基于对象管理组织发布的风险分析与评估建模语言和SysML扩展机制,建立了故障模式分析的基础模型,便于对故障模式及其相关要素、属性定义;然后,将完成载人航天任务视为系统的顶层功能,使用基于活动或功能分解来识别故障模式的方法,实现系统设计与故障模式分析并行;最后,开展故障模式及其影响分析(FMEA),得到全任务剖面的FMEA条目模型和初步风险分析结果,并将相应的逃逸与应急救生对策纳入到FMEA模型中,实现故障模式相关要素的模型化。

基于MARTE的面向混成系统的模型形式化转换

混成系统是离散逻辑跳转与实时连续行为交织的复杂状态变迁系统,形式化建模与验证是确保混成系统正确性和可靠性的重要途径。首先介绍一种混成ZIA形式规范;然后,基于建模语言MARTE建立扩展Object-Z的规范,即OZMARTE,该规范弥补了MARTE规范在形式化描述方面的不足,同时为了方便描述混成系统中连续动态行为属性,给出对混成系统中连续变量的描述转换规则,增强了MARTE对混成系统的描述能力;最后,给出OZ-MARTE规范到混成ZIA规范的转换方法,因此针对混成ZIA规范的验证技术同样适用于对MARTE模型进行形式化验证。