[发明专利]一种将SysML模型进行仿真验证的方法

说明书

本发明公开了一种将SysML模型进行仿真验证的方法，涉及到的具体步骤包括：(1)定义SysML模块定义图以及活动图元素到Modelica模型元素的转换规则；(2)以模块定义图的XMI文档为输入进行解析，获取模块定义图中模块以及模块的值属性信息；(3)以活动图的XMI文档为输入进行解析，获取活动图活动分区、活动参数、节点以及边的信息；(4)根据转换规则将获取的SysML活动图和模块定义图的信息转换成Modelica模型；(5)将转换后的Modelica模型导入仿真工具，根据活动图中决定节点上的条件表达式和所覆盖分支上的监值确定仿真参数，之后进行仿真验证。本发明通过对SysML模型进行仿真验证，可以在早期的开发阶段对系统特定的业务需求进行验证，从而及早发现错误并修正。

技术领域

本发明属于软件模型验证领域，具体涉及将SysML模块定义图和活动图转换为Modelica模型并利用OpenModelica进行仿真的方法，通过对早期的SysML模型进行仿真来验证系统的业务逻辑。

背景技术

随着现代软件系统的复杂程度不断递增，系统建模过程变得更加复杂和难以把握。除此之外，如何在系统开发早期阶段对系统的抽象模型进行分析验证也成为了一个研究的难点。

基于模型的开发技术优点之一就是可以利用各种方法进行软件正确性和可靠性验证。常见的方法可以分为仿真验证和形式化验证，其中形式化验证方法又可以分为定理证明和模型检测。定理证明是构建一个形式化的公理系统，包括推理规则。使用严格的推导证明来验证软件的正确性。定理证明推导过程中虽然一部分可以做到自动化，但在多数情况下还是需要人工的参与。因此，它不适合用于大型软件系统的性质验证。模型检测是比较常用的方法，通过穷尽系统状态空间进行相关性质的检验，但它的主要难点在于解决状态空间爆炸的问题。仿真验证是相对简便有效的方法，通过对系统模型仿真并分析仿真结果来验证系统性质。Simulink被广泛用来对系统模型进行仿真，其方法是建立严格的数学模型。它是根据控制工程中数据流转换的规律来建模、仿真，需要对模型进行手工推导和分解。这无疑增加的了系统验证时的工作难度，而且效率较低。基于Modelica语言的建模与仿真可以利用微分方程组对系统的行为进行描述并实现仿真运行，支持面向对象、非因果的连续与离散混合建模仿真。另外，相对于Simulink，Modelica基于方程的非因果建模仿真可以将使用者从繁琐的推理和分解工作中解脱出来。因此，使用Modelica进行仿真是一个较为有效的方法。

SysML是一种表意丰富的图形化语言，可以对系统的结构和行为进行详细地描述。但是SysML模型无法直接进行仿真验证，因此，通过将SysML模型转换成Modelica模型进行仿真验证可以在早期的开发阶段对系统特定的业务需求进行验证，从而及早发现错误并修正。

发明内容

本发明的目的是提供一种将SysML模块定义图和活动图转换成Modelica模型进行仿真的方法；首先定义SysML模块定义图以及活动图元素到Modelica模型元素的转换规则；然后以模块定义图和活动图的XMI文档为输入，解析文档获取模块定义图和活动图的基本元素信息；接着根据模块定义图和活动图中元素与Modelica模型中元素的转换规则进行模型转换；最后将转换后的Modelica模型导入工具OpenModelica中进行仿真验证。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种将SysML模型进行仿真验证的方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：定义SysML模块定义图以及活动图元素到Modelica模型元素的转换规则；

步骤2：以模块定义图的XMI文档为输入进行解析，获取模块定义图中基本元素即模块(block)以及模块的值属性信息；

步骤3：以活动图的XMI文档为输入进行解析，获取活动图基本元素即活动分区、活动参数、节点以及边的信息；

步骤4：根据转换规则将获取的SysML活动图和模块定义图的基本元素转换成Modelica模型中的元素；