[发明专利]一种基于SysML定义无人机系统架构元模型的方法

权利要求书

1.一种基于SysML定义无人机系统架构元模型的方法，其特征在于，具体步骤包括：

首先，定义无人机系统的包括飞行器平台、有效载荷、控制元素、通信、支持设备和人因元素在内的六个架构元素；

然后，利用SysML的块定义图定义六个架构元素的属性和行为；

每个架构元素的属性都包括值属性和操作属性；

进一步，用SysML的内部块图定义六个架构元素之间的接口关系，并利用接口模块定义六个架构元素之间交互的数据；

接口关系包括：飞行器平台与支持设备之间的接口，飞行器平台与载荷之间的接口，飞行平台与通信之间的接口，支持设备与载荷之间的接口，通信与载荷之间的接口；通信与控制单元的即可，控制单元与人因元素之间的接口；

接口模块包括：卫星与通信的接口模块，控制单元与通信的接口模块，平台与支持设备的接口模块，指挥中心与控制单元的接口模块，载荷与平台的接口模块，通信与平台的接口模块，通信与载荷的接口模块，人因与控制单元的接口模块，载荷与支持设备的接口模块；

最后、不同用户根据各自的实际需求，从六个架构元素中选择自己需要的元素，并按照元素的接口关系进行数据的交互，搭建含有不同架构元素的无人机系统。

2.如权利要求1所述的一种基于SysML定义无人机系统架构元模型的方法，其特征在于，所述的六个架构元素中，飞行器平台包括平台本身、推进系统、航电系统、燃油系统、天线和导航系统；有效载荷是允许UAS完成其使命的设备，分为传感器、中继、武器和货物四类；控制元素通常为地面控制系统；通信包括飞行器平台与控制元素之间进行通信的各种方式；支持设备包括运输、维修、发射和回收UAS所需的各种设备；人因元素包括但不限于操作人员(飞机和/或有效载荷)、维护人员、使命任务指挥官和图像分析人员，以及相应的人机交互界面。

3.如权利要求1所述的一种基于SysML定义无人机系统架构元模型的方法，其特征在于，所述的飞行器平台的值属性包括：机长，翼展，机高，最大燃油重量，耗油率，最大起飞重量，最大着陆重量，正常着陆重量，最大电流，最大电压，起飞滑跑距离，着陆滑跑距离，平均故障时间MTBF，平均维修时间MTTR和工作半径；

操作属性包括：起飞，爬升，巡航，下降，着陆，飞行控制，导航飞行，自检和装载；

载荷的值属性包括：重量，功耗，尺寸，最大连续工作时间，探测距离，跟踪距离，MTBF和MTTR；

操作属性包括：搜索，跟踪，成像，测算，监视，存储数据，发送数据，接收数据和中继；

通信属性的值属性包括：传输率，误码率，通信距离，重量，功率，尺寸，容量，发送时延，MTBF和MTTR；操作属性包括：接收数据和发送数据；

控制元素属性包括无人机系统的属性和UAS的属性；其中无人机系统的值属性包括：续航时间，巡航速度，最大平飞速度，最大飞机重量，最大着陆重量，正常着陆重量，实用升限，巡航高度，起飞滑跑距离，着陆滑跑距离，目标定位精度，工作半径，探测距离，跟踪距离，MTBF和MTTR；操作属性包括：A点飞行至B点，侦察，打击，运载，航线规划和通信；

UAS属性的值属性包括：功耗，多机控制数量，单架飞机装订最大航线数，单条航线最大航点数，数据存储容量，单架飞机任务规划最大时间，控制指令发送时延，MTBF和MTTR；操作属性包括：显示，存储，规划和监控；

支持设备的值属性包括：功耗，MTBF和MTTR；操作属性包括：运输，发射，回收，维护，检测和回收数据；

人因元素的值属性包括：人数和技能；操作属性包括：维护，操作和人机交互。

4.如权利要求1所述的一种基于SysML定义无人机系统架构元模型的方法，其特征在于，所述的卫星与通信的接口模块包括：《流属性》双向飞行遥控信息，《流属性》双向航线计划，《流属性》出向卫星差分修正信息，《流属性》双向飞控遥测数据，《流属性》双向载荷遥测数据，《流属性》双向链路遥测数据，《流属性》双向前视图像，《流属性》双向雷达数据，《流属性》双向红外图像和视频，《流属性》双向电子侦察数据，《流属性》双向无人机飞参数据，《流属性》双向侦察载荷原始数据，《流属性》双向载荷遥控指令，《流属性》双向链路遥控指令，《流属性》双向载荷工作计划，《流属性》双向可见光图像，《流属性》双向目标指示信息，《流属性》入向卫星导航数据，《流属性》双向任务计划，《流属性》双向中继信息，《流属性》出向星历；

控制单元与通信的接口模块包括：《流属性》入向飞行遥控信息，《流属性》入向航线计划，《流属性》入向载荷遥控指令，《流属性》入向链路遥控指令，《流属性》入向载荷工作计划，《流属性》出向飞控遥测数据，《流属性》出向载荷遥测数据，《流属性》出向链路遥测数据，《流属性》出向前视图像，《流属性》出向雷达数据，《流属性》出向红外图像和视频，《流属性》出向电子侦察数据，《流属性》出向无人机飞参数据，《流属性》出向目标指示信息，《流属性》出向可见光图像，《流属性》入向卫星差分修正信息，《流属性》入向星历，《流属性》出向侦察载荷原始数据，《流属性》出向卫星导航数据，《流属性》出向中继信息，《流属性》入向任务计划；

平台与支持设备的接口模块包括：《流属性》入向发动机数据，《流属性》入向起落架数据，《流属性》入向燃油数据，《流属性》入向高度数据，《流属性》入向舵机数据，《流属性》入向导航信息，《流属性》入向卫星数据，《流属性》入向大气数据；

指挥中心与控制单元的接口模块包括：《流属性》入向作战计划，《流属性》入向指挥命令，《流属性》入向保障情报，《流属性》入向语音，《流属性》出向任务计划，《流属性》出向无人机状态信息，《流属性》出向侦察数据，《流属性》出向情报，《流属性》出向语音，《流属性》出向任务状态信息；

载荷与平台的接口模块包括：《流属性》出向供配电；

通信与平台的接口模块包括：《流属性》入向飞行遥控信息，《流属性》出向航线计划，《流属性》出向飞控遥测数据，《流属性》出向无人机飞参数据，《流属性》出向供配电，《流属性》入向卫星导航信息，《流属性》入向多模态控制律切换，《流属性》出向无人机状态信息；

通信与载荷的接口模块包括：《流属性》入向载荷遥控指令，《流属性》入向载荷工作计划，《流属性》出向雷达数据，《流属性》出向红外图像和视频，《流属性》出向电子侦察数据，《流属性》出向侦察载荷初始数据，《流属性》出向目标指示信息，《流属性》出向可见光图像，《流属性》出向中继信息，《流属性》出向前视图像；

人因与控制单元的接口模块包括：《流属性》入向任务计划指令，《流属性》入向作战计划指令，《流属性》出向无人机任务状态信息，《流属性》出向侦查数据，《流属性》出向无人机状态信息；

载荷与支持设备的接口模块包括：《流属性》入向雷达数据，《流属性》入向红外图像和视频，《流属性》入向电子侦察数据，《流属性》入向可见光图像，《流属性》入向侦察载荷原始数据，《流属性》入向前视图像。