基于SysML的模型驱动武器装备体系结构设计与分析

随着武器装备体系规模、复杂度的不断膨胀,模型驱动的体系结构设计方法成为解决复杂系统开发的研究热点。选择SysML(Systems Modeling Language)作为建模语言,提出了一种由三个基本步骤(能力需求分析、黑盒分析和白盒分析)组成的模型驱动体系设计方法,探索了SysML在体系层面建模的应用,并针对当前SysML建模工具在仿真可视化与系统分析等能力上的不足,将建模工具与仿真分析工具进行集成,共同完成武器装备体系结构的设计与仿真分析。

地铁列车IPIS系统设计建模方法

针对基于文档(TBSE)方法在设计地铁列车乘客信息系统(PIS)时所面临的设计集成度低、开发效率低、功能之间的联系性差及可追溯性差等问题,将PIS的3个主要功能进行模块化处理,提出智慧乘客信息系统(IPIS),并运用基于模型的系统工程(MBSE)思想对系统进行设计建模。提出了IPIS系统从黑盒到白盒的设计建模方法,涵盖了利益相关方分析、涉众需求分析、用例和用例场景分析、黑盒活动分析、白盒活动分析、功能分析、系统需求分析、系统架构设计8个阶段,并利用系统建模语言(SysML)构建IPIS系统功能元模型,以提高模型重用率。通过一个IPIS系统设计实例验证该方法的有效性和可行性。

基于SysML的作战概念描述方法研究

为了便于不同领域研究人员的理解和交流,须采用规范化的方法对作战概念进行描述。基于体系结构的方法,提出将系统建模语言(System Modeling Language, SysML)用于作战概念的可视化和规范化描述。分析了将国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)和SysML相结合用于作战概念描述的方法,采用多视图产品的形式对作战概念的作战背景、能力需求、体系构成和作战活动等4个方面进行规范化描述,并以"分布式杀伤"作战概念为实例,验证了该方法的有效性和可行性。

基于扩展SysML活动图的嵌入式系统设计安全性验证方法研究

能源、交通等领域中复杂嵌入式系统设计的安全性分析与验证工作已经成为当前的重要研究热点之一;本文提出一种结合MARTE语义信息的扩展Sys ML活动图模型,用于描述安全关键应用中的嵌入式系统动态行为的设计,并对此扩展模型展开基于模型转换的系统设计安全性特征的形式化分析与验证方法的研究;包括:构建了Sys ML活动图与MARTE中非功能性质建模语义相结合的元模型,以及验证工具UPPAAL的时间自动机元模型,并且给出了二者之间的语义映射规则;建立了从时间自动机模型描述到UPPAAL工具输入格式之间的语法转换方法;设计了一个基于AMMA平台的面向扩展Sys ML活动图的模型转换与验证框架;最后,给出了一个高铁控制系统设计模型的安全性验证的实例分析.

基于SysML的远程专家保障装备体系建模及结构评估

未来联合作战呈现出体系对抗体系的特点,为满足作战需求对武器装备体系设计提出了更高的要求,实现动态作战环境下武器装备体系结构建模和评估是体系设计中的重要内容。基于联合作战背景下的远程专家保障装备体系想定,从体系作战需求角度出发通过SysML(系统建模语言)建立体系结构模型,设计远程专家保障装备体系结构视图产品,结合ExtendSim建立了可执行模型,并进行仿真分析和结构评估,为提升体系能力提出有效可行的建议。

基于SysML需求图的武器装备功能需求描述方法

在武器装备需求论证工作中,军方使用人员与研制设计人员对武器装备需求内容的描述不可避免地存在着一定的偏差,进而可能造成武器装备研制工作的迟滞和设计偏差。针对这一问题,借鉴SysML需求图建立武器装备功能需求描述模型,主要分析了总功能需求模型、功能需求关系接口模型、功能需求实现接口模型和需求验证接口模型,最后,以坦克功能需求描述为例,给出了基于SysML需求图的坦克功能需求描述方法。描述的结果表明,SysML需求图能够准确地对坦克功能需求进行描述,并且易于理解和操作。

基于系统工程的机载侦察任务系统总体建模设计

在机载复杂的侦察任务系统总体设计过程中,针对文档开发形式存在的语义的二义性、可追溯性和验证性等问题,提出了采用基于模型系统工程的Harmony系统总体模型设计开发方法。利用IBM Rhapsody工具对机载侦察任务系统进行系统总体建模设计,开发了系统的需求模型、功能分析模型和系统设计模型等系统总体模型,验证了系统总体建模设计方法和技术的可行性,对复杂系统的总体设计有一定借鉴意义。

面向适航认证的模型驱动机载软件构件的安全性验证

在软件开发的过程中为适航认证提供证据,已成为机载软件开发的研究热点。现代复杂机载软件多为构件化分布式架构,如何有效验证构件之间安全性依赖关系与适航认证标准当中规定目标的一致性,是机载软件设计阶段的一个重要问题。首先,使用系统建模语言(SysML)块图建立带有安全性特征的系统静态结构模型,将其转换为块依赖图以便进行精确的形式化描述。在此基础上给出形式验证方法,检验系统静态结构模型中的安全性依赖关系与适航认证标准中所规定目标之间是否一致。最后,通过一个飞机导航系统的例子说明如何将该方法应用于机载软件开发的过程中。利用这种方法对系统静态结构模型的安全性依赖关系进行验证,能够提高系统整体的安全性,并为适航认证提供证据。

模型驱动的装备作战概念设计方法

针对目前装备作战概念设计方法无法满足"概念驱动"式装备发展论证中装备作战概念前瞻性、体系化与动态评估要求的问题,提出了模型驱动的装备作战概念设计方法,并以新型装甲突击系统的"侦察、机动、打击一体联动"作战概念为例,验证了该方法的可行性。该方法以装备作战概念的抽象性描述文本为输入,采用模型驱动体系结构、体系结构驱动设计的方式,构建了4类19个基于Sys ML(Systems Modeling Language)的装备作战概念Do DAF(Department of Defense Architecture Framework)视图产品模型,实现了装备作战概念从基于文档到基于模型的表述。采用该方法构建的模型可进行可执行开发,为下一步装备作战概念的动态验证提供支持。