基于需求驱动-体系结构建模的无人直升机系统论证评估方法研究

无人直升机系统是“机-站-链”构成的复杂系统,其论证评估涉及需求域、能力域、信息域等多领域,方法涵盖需求分析管理、体系结构建模以及综合评估优化,对其定性与定量论证评估,本质上是一个复杂系统问题。针对无人直升机系统组成复杂、任务领域多样化、涉及作战节点多、信息交联关系复杂等特点,采用传统的系统工程思想、方法和开发工具已难以满足论证的需要,文中提出一种“需求驱动、体系结构建模”的论证评估方法,并给出开发步骤,可为装备发展需求论证、体系结构建模、综合评估提供科学的技术手段支持。

基于作战管理的有人-无人协同作战体系结构建模

为应对未来快节奏、大规模的空中战斗需求,聚焦有人-无人协同空中作战体系结构研究,以作战管理作为底层逻辑,构建协同作战体系结构框架。首先梳理作战管理基本理论,建立“任务-能力”和“能力-资源”的属性映射;然后利用美国国防部体系架构框架视图模型,对有人-无人作战活动从作战管理层级进行顶层设计,依照职能属性进行时序和逻辑梳理。探究体系结构建模中包含的作战管理“嵌套”现象,能够降低军事研究人员对作战行动的理解屏障,为有人-无人协同空中作战建模仿真提供理论支撑。

基于元模型的军事信息系统体系结构建模方法

为了实现不同体系结构框架方法论及体系结构工具下所开发体系结构的可理解、可比较、可交换,促进体系结构数据的共享和重用,提出了基于元模型的军事信息系统体系结构建模方法;以模型驱动体系结构(MDA)思想为基础,研究了体系结构元模型到支持体系结构建模语言的转换方法;设计了元模型规范下的体系结构建模的实现方法;以作战规则模型(OV-6a)的IDEF0建模为例分析了转换方法所涉及核心规则的具体实现,说明了该方法的可行性和有效性。

基于DoDAF的编队导弹航路规划体系结构建模

详细分析了舰艇编队导弹航路规划的特点,给出了编队导弹航路规划的概念及过程。针对DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)在体系结构建模方面的特点,探讨基于作战视图(Operational View)的体系结构建模步骤,建立了编队导弹航路规划体系结构模型。运用高层作战概念图、组织关系描述图、作战活动模型图、作战节点连接描述图和作战事件跟踪图对编队导弹航路规划的体系结构及其信息交互进行了分析和可视化的描述。得出相应作战需求,实现了军事专业人员、分析设计人员和技术开发人员的顺利交流。

基于体系结构建模的水面舰艇防空作战流程设计

针对水面舰艇防空作战的紧迫性与复杂性的特点,依据美军国防体系结构框架的通用标准,研究了基于体系结构建模的舰艇防空作战流程设计方法。根据水面舰艇防空作战任务要求和作战过程,定制贴近用户化需求的水面舰艇防空作战流程,从军事需求的角度出发,描述模型之间的导入导出模块的接口关系,设计了基于平台运行的防空作战流程,给出了防空作战流程的模型验证方法。

基于赋时CPN的应急空间系统体系结构建模与分析

在分析应急空间系统体系结构概念与运作过程的基础上,建立了应急空间系统体系结构的赋时CPN模型,并描述了模型的组成要素;运用CPNTools的状态空间分析工具分析了应急空间系统体系结构模型的逻辑性,验证了模型的合理性;运用CPNTools对模型进行了多次仿真,依据多次仿真数据并结合gnuplot软件分析了应急空间系统体系结构的性能。

利用体系结构的建模方法支持测试设计的重用

将体系结构的建模方法应用于测试设计,测试设计和软件设计自上至下同步进行.利用基于体系结构的建模方法将软件设计规范和测试设计规范紧密结合,形成统一的模型描述框架,从而构建层次化的测试设计模型,同时给出了测试用例之间关系的精确定义.结论是:基于体系结构的建模方法能够大大提高软件开发过程中各工作产品的可测试性和测试用例的可维护性,能够有效地支持测试设计的重用.

基于SVG和元模型机制的体系结构建模工具设计

针对体系结构建模缺乏有效工具支持的现状,提出了基于SVG和元模型机制的体系结构建模工具设计方法。该方法利用SVG为体系结构建模图形数据存储提供统一标准,便于信息发布与共享,同时利用元模型机制有效扩展体系结构模型及模型元素,为不同体系结构产品的建模提供支持,保证了体系结构产品在数据上的一致性和完整性。实践证明,该方法具有较强的可行性,对体系结构建模支持具有较好的灵活性和易扩展性。

UML与ACME/ADL在体系结构建模中的应用

文章主要探讨统一建模语言(UML)与体系结构描述语言(ADL)在体系结构建模中的应用问题。首先,深入分析了UML/ADL在建模时各自的特点以及集成的可行性;然后,提出了一种把二者相结合的建模方案;最后,以一个外国专家管理信息系统为例,说明了UML/ADL的集成建模。

目标驱动的软件体系结构建模方法研究

依据goal-scenario coupling方法提出了一种基于概念属性的结构化目标描述与识别方法。根据上述方法获得的目标模型,在Le Metayer提出的基于图形语法的体系结构建模理论和原则基础之上,提出了一种新的、目标驱动的软件体系结构建模方法。

基于DoDAF的机载相控阵雷达系统体系结构建模

传统的系统分析和设计方法逐渐难以适应现代相控阵雷达软件化和集成化程度越来越高的需求,在深入研究美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework,Do DAF)建模思想及理论的基础上,提出了一种基于Do DAF的机载相控阵雷达系统体系结构建模方法。该方法结合特定的运行方案使用统一建模语言构建了部分作战应用体系结构模型,从不同侧面描述了节点之间的信息关系。该设计方法,对推动雷达系统顶层设计具有一定的参考价值。

高阶类型化软件体系结构建模和验证及案例

根据权威统计数据,软件测试中发现的70%以上的错误由需求获取或体系结构设计引起.因此,应用软件体系结构在设计阶段的正确性验证非常重要.现有的软件体系结构设计方法不支持需求满足验证,需求满足验证需要其他验证工具的支持.面向主流Web应用软件的体系结构设计及其需求满足验证,提出了一种高阶类型化软件体系结构建模和验证语言(SAML)与软件体系结构建模和验证方法(SAMM).SAML语言通过定义类型和项的语法及语义,描述软件体系结构中类型和对象的构造,通过定义类型规则及其类型检查算法来判定Γ┝t:T和Γ┝R(T1, T2)是否成立.SAMM给出了软件体系结构建模范式,包括构建接口类型Mcls(typeinterface)、组件Mcmpt(component)、容器Mcont(container)、框Mfrm(frame)和框架Mfrwk(framework)这5层建模过程,以及生成层内与层间类型之间关系对应的类型规则,同时定义了接口类型方法调用图(GSA)用以刻画软件体系结构设计要求,定义了类型序列及其正确性用以刻画需求期望的性质,并给出了相应的验证算法.设计实现了基于该方法的原型工具系统SAMVS,其中,模型编辑环境支持应用软件的设计过程,验证环境支持设计满足需求的自动化验证.通过一个实际案例,完成了一个较大规模"互联网+"应用软件系统的体系结构建模和验证.

高阶类型化可验证应用系统体系结构建模及案例

随着应用软件体系结构风格变化和规模变大,其运行环境变得日趋复杂,对应用系统体系结构的设计及其正确性验证提出了新的挑战.现有的应用系统体系结构设计关于需求满足性验证在建模与验证中需要多种工具的支持.应用系统体系结构在设计阶段的需求满足验证,有助于客观评价应用系统部署方案和系统如期上线以及主动运维.面向应用系统体系结构设计及其验证,在模型驱动的软件工程背景下提出一种高阶类型化可验证应用系统体系结构建模语言(VASAML)与可验证应用系统体系结构建模方法(VASAMM).VASAML语言通过定义类型和项的语法和语义,描述构成应用系统体系结构的类型和对象的结构,通过定义两种类型规则及其类型检查算法,判定Γt:T和ΓR(T1,T2)是否成立,其中,结构类类型规则用于描述应用系统体系结构中的组成部分,关系类类型规则用于描述组成部分之间的关系和配置.VASAMM方法给出了应用系统体系结构建模过程,包括构建Mbd(基本数据类型)、Mbti(基本接口类型)、Mdev(设备类型)和Mfrwk(应用系统框架)这4层,以及自动生成层内与层间类型之间关系对应的类型规则,同时定义了设备类型服务调用图(GDSI)用以刻画部署要求,定义了类型序列及其正确性用以刻画需求期望性质,并给出了相应的基于类型检查的验证算法.设计实现了基于该方法的原型工具系统VASAMS,其中,建模编辑环境支持应用系统部署方案的设计过程,验证环境支持设计是否满足需求的自动验证.通过一个实际案例完成了某行业较大规模应用系统体系结构的建模和验证.

基于SystemC的网络处理器体系结构建模方法

随着各种新的网络业务不断出现,网络处理器得到了日益广泛的应用。文章采用基于SystemC的系统设计方法,构建一个用于网络处理器体系结构建模的平台。这个平台由一个可扩展的异构资源库和一个体系结构构造器组成。设计者只需提交配置信息表,体系结构构造器就能自动生成模型实例,得到的模型可以方便地进行细化和性能评价。这种方法能够便捷地完成各种网络处理器的体系结构建模,便于网络处理器的优化设计。

基于语义元模型的装备体系结构建模方法

根据以数据为中心的体系结构建模思路,提出了一种装备体系结构语义模型——语义装备体系。首先在DoDAF元模型(DoDAF meta-model,DM2)基础上提出语义元模型,定义了装备体系结构的概念基础类及关联关系,给出了由类、关系、属性和实例构建四元组的本体描述框架;其次基于语义元模型构建了作战视图本体模型、系统视图本体模型、能力视图本体模型,明确了体系组成要素在各视图中的定义、关系和属性的形式化描述;最后以海战场预警探测系统为例进行了实例研究,验证了方法的可行性。

计算机体系结构软件模拟技术

在现代处理器或计算机系统设计中,体系结构软件模拟技术已成为一个不可缺少的环节.与不使用模拟技术的计算机系统或处理器设计方法相比,软件模拟技术可以极大地降低设计成本和缩短设计周期.然而,由于开发计算机体系结构软件模拟器通常十分困难,模拟器运行标准性能测试程序的时间很长以及模拟结果精度差等3个主要问题,限制了体系结构软件模拟技术在计算机系统设计中的有效性.许多研究人员已经提出了各种各样的方法和技术来解决这些问题,但是,到目前为止,这些问题还并未得到根本性解决.同时,未来体系结构模拟技术的新挑战已经开始显现.研究了体系结构软件模拟技术的由来和历史,对现有的技术和方法进行了分类和比较,对未来的挑战也进行了分析,指出了该领域今后的发展方向,以帮助计算机体系结构设计师或研究人员选择、开发体系结构模拟器或对该技术进行研究.基于这些调查分析,正在使用较为先进的技术开发一个适合于安腾系列架构的体系结构模拟器SimIPF.

计算机体系结构软件模拟技术

对现代的计算机系统而言,体系结构软件模拟技术是不可或缺的一环。于传统的没有软件模拟技术的计算机系统相比,该模拟技术能够在很大程度上缩短软件产品的设计周期,减低产品设计的开发费用,是一项现代计算机市场开发的有利工具。但是由于该计算机体系结构软件模拟器目前仍然存在一些问题,例如精准度差,测试时间较长等因素,限制了体系结构软件模拟技术的运用。至今为止这些问题依然存在,尽管很多计算机工作研究人员在不懈的努力,仍然找不到解决的合理方案。本文简单的分析了体系结构软件模拟技术的发展历史,将现有的技术进行分类归总。为今后该技术的发展指明了方向,有利于为该技术的研究人员提供相关建议。

基于能力映射的体系网络化建模与分析

从体系所具有的能力出发,准确地描述体系中实体之间的关系,建立体系结构模型是体系设计与分析的基础,也是基于能力的体系规划的关键。首先提出了能力到组分系统的映射规则,然后将所构建的体系二分网络转化为组分系统的加权合作网络,有效描述了体系组分系统间的复杂关系。最后给出了体系组分系统关系价值度量指标,并对网络模型进行社团结构分析,为基于能力的体系规划作了有益尝试。

面向服务的本体元建模理论与方法研究

为实现互联网上异种异构的复杂信息资源有序化组织和互操作性服务与共享的目标,文章研究了语义服务的元计算问题,提出了本体元建模理论和方法.首先定义了本体UML承诺、提倡本体UML表达,给出了本体的元机制;论述了元建模中的“元”概念,给出了元层次停止准则、模型转换机制;然后提出了本体建模和 MOF元模型设施相融合的体系结构,给出了以用户为中心的复杂信息资源服务应用模式 SCDI,为本体元建模方法的体系化提供了基础.还介绍了作者在国际 ISO SC32标准MMFI for Ontology Registry研究中的应用成果.最后给出了 HL7领域本体与元模型设计的应用.本体元建模为语义服务计算的实现,提供了一条可行的路径.

DTSArch:一种基于分散式元组空间的软件体系结构模型

针对协作系统中缺乏描述系统高度动态性、自组织性和协作性的方法,利用分散式元组空间模型的时空解耦特性,提出了一种软件体系结构模型DTSArch。在对分散式元组空间进行刻画的基础之上,从软件体系结构的角度建立了描述构件行为和系统配置的形式化语义,解决了分散式元组空间模型难以直接应用于实际系统开发的问题。实现了一个基于DTSArch的可视化开发工具以进行软件体系结构设计。并通过实例证明DTSArch使开发人员能够快速建立基于分散式元组空间模型的系统结构,从而提高系统构件和系统开发方法的可重用性。