[发明专利]一种基于数据池的MBSE飞行器系统间联合设计与验证方法

说明书

本发明涉及一种基于数据池的MBSE(基于模型的系统工程)飞行器系统间联合设计与仿真验证方法，基于Rhapsody软件、复杂系统联合仿真与虚拟验证平台以及数据池组成的跨系统联合设计与验证系统实施，其特征在于，通过定义飞行器系统间联合设计与仿真验证步骤，解决现有设计与验证方法无法涵盖跨系统、多模型的系统仿真对象的问题。同时，通过建立接口数据池，极大地减小接口数据定义工作量，统一接口管理，避免跨系统联合设计与仿真过程中可能出现的模型变量爆炸。

技术领域

本发明属于基于模型的系统工程技术，尤其涉及基于数据池的飞行器系统间联合设计与验证技术。

背景技术

军用飞机研制是一项复杂的系统工程，在其研制过程需要采用系统工程方法。在传统的飞机总体设计过程中，主要采用的是基于文本的系统工程设计方法，使用文档描述设计需求虽然能够包含充足的信息，具有较好的可读性，但是由众多各类型文档构成的离散的系统信息在总体设计过程中反复迭代时，较难保持信息的一致性，且不易追溯变更源，这将耗费大量的人力与时间，增加了开展系统工程活动的困难性与复杂性。

同时，采用基于文本的系统工程设计方法，往往在完成产品试制、软件编写，开展实物综合阶段才能暴露出初步设计过程中系统需求或者功能定义的不足之处，这将大大增加系统迭代周期和迭代成本。

相较于传统的基于文本的系统工程方法，基于模型的系统工程(MBSE)方法能够以形式化的建模语言对系统进行多层次分解，针对系统各个层面的信息进行描述，并建立个模型信息间的联系，形成自动关联可追溯的系统模型，能够有效地解决信息追溯与一致性保证的问题。同时，以图形为主的形式化模型替代了传统的文本文档，能够显著地减少系统信息元素间的矛盾，增进总体和分系统设计人员的协同效果，杜绝因理解歧义造成的系统开发损失。此外，使用基于模型的系统工程能够在系统设计初期就实现系统需求和功能定义的多轮迭代，使得系统设计方案在成品试制和软件编码前得到虚拟验证，这将极大地缩减迭代次数、迭代成本，加速系统研制进程。

目前，在军用飞机系统研制过程中，已经部分采用了基于模型的系统工程设计方法，且具备了一定的工程应用基础。现有的工程实施基础包括复杂系统联合仿真与虚拟验证平台、数据池、系统建模工具Rhapsody、C/C++、Simulink等。

复杂系统联合仿真与虚拟验证平台提供系统设计人员利用已有第三方建模软件输出的模型文件快速完成多个模型的联合仿真与虚拟验证的桌面运行环境解决方案，支持的模型类型包括：Simulink、Rhapsody、Modelica、Inchron等，提供系统功能和性能模型的虚拟综合环境，实现系统软件模型与硬件模型的联合运行与调度，同时，复杂系统联合仿真与虚拟验证平台还提供面向模型的自动测试环境，并提供针对不同型号试验台的自动测试脚本适配器，保证模型与实物的同质测试，复杂系统联合仿真与虚拟验证平台还提供ICD接口设计模块，支持从模型信号向型号数据接口的快速定义工具(数据池)。

利用上述现有工程实施基础，系统工程师实现了单个系统多个模型的仿真与虚拟验证，并形成了一定的设计与验证方法，但是现有的设计与验证方法无法涵盖跨系统/多系统、多模型的系统仿真对象，没有给出飞行器系统间联合设计与仿真验证的实施流程和技术方案，同时，在现有单系统多模型的仿真与虚拟验证过程中，模型信号数量较少，模型接口定义依靠手动添加参数/变量实现，较为耗时费力，且当进行跨系统联合仿真设计与验证时，将出现参数/变量爆炸的情况，手动添加参数/变量将变得不可操作。

发明内容：

本发明的目的是：针对现有现有的飞行器基于模型的系统工程设计与验证方法无法涵盖跨系统、多模型的系统仿真对象的弊端以及跨系统联合设计与仿真验证时可能出现的模型参数/变量爆炸问题，给出了一种基于数据池的MBSE飞行器系统间联合设计与仿真验证的实施流程和技术方案。