基于OPN和UML的导航装备维修建模方法研究

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1、第40卷第1期2010年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．1Jan．2010基于OPN和UML的导航装备维修建模方法研究周振喜，王晓薇，郭锐，张永庆(空军工程大学电讯工程学院导航工程系，陕西西安710077)摘要：探讨了一种基于面向对象Petri网与UML模型的系统层次建模方法。结合UML和Petri网分析方法的各自优势，首先利用面向对象Petri网模型描述和分析地面导航装备维修保障系统的动态特性，然后按照一定的映射算法将Petri网模型转化威UML模型的状态图和顺序图。描述地面导航装备维修系统组织结构和系统的静态特

2、征。最后验证了这种方法在地面导航装备维修保障系统建模应用中的实效性、科学性。关键词：Petri网；UML；导航装备；建模中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1671．654X(2010)01-0085．05引言地面导航装备维修保障系统是一个包含装备、人员、备件、信息和管理等因素的离散事件复杂大系统，由于导航装备维修保障系统的离散性、随机性和复杂性决定了在对它进行建模描述和分析时的困难性，使用仿真技术开展导航装备维修保障研究，可以全面地考虑可能发生的问题，准确反映动态与随机的系统特性，节约研究时间与费用，是进行维修保障研究的最佳方法。作为战场保障装备的重要组成部分

3、，导航装备的维修保障过程具有自身的特点，不仅需要考虑装备本身的功能、结构、任务范围和使用特点，同时也必须考虑整个使用与维修环境、保障资源的数量与配置，以及保障系统中人力、物力、信息和管理等方面的特性⋯。这是一个复杂与动态的相互作用过程，如何运用仿真语言正确描述维修过程是导航装备维修保障建模中的主要问题之一。1Petri网和UML的层次建模分析方法的特点任何一个离散动态系统都有着静态部分和动态部分。基于UML和Petri网的层次建模分析方法就是将一个系统一分为二动态部分则采用Petri网来描述，静态部分是由UML来描述，用例图和类图来描述系统的静态属性，通过两者结合来描述系统的

4、整个组织结构以及子系统之间的连接关系包括资源共享、消息传递和同步[2,31。Petri网和UML具有不同的特征：1)Petri网具有形式化的严格性，UML有友善的用户界面；2)Petri网可以直接分析验证系统，UML可以有效地描述系统；3)Petri网善于模拟仿真系统的动态特性，UML模型能够容易编程实现。基于Petri网和UML的互补性，本文试图综合UML对用户友好、能够有效描述系统和Petri网具有形式化的严密性、能够严密地分析系统动态性能的这两种方法。运用UML和Petri网各自的优点，采取向面向对象Petri网模型向UML模型的映射方法把它们集成起来。2基于UML和P

5、etri网方法建模思路首先分析系统，建立了系统运行过程的面向对象的Petri网模型，而后按照UML模型提取仿真实体，使用UML状态视图分别表示每个实体对象的状态变化及相关事件；使用顺序图表述各个实体消息交互，并使用协作图将各个实体连接成一个大系统。因为UML状态视图包含了对象状态变化的控制条件、活动、操作以及消息传递；而顺序图则表现了消息传递的时序性，因而结合两者可以表现仿真过程的控制流。以上建模过程对照了面向对象Petri网的构建过程，所建立的UML模型既是仿真模型，也是软件模型，因此可以直接用rationalrose软件实现。首先建立系统Petri网模型，然后根据按照一定

6、的映射算法将面向对象Petri网转换为UML模型的状态收稿13期：2009．08．20修订日期：2009一儿一30基金项目：陕西省自然科学基金资助项目(SJ08F06)作者简介：周振喜(1985一)，男，江西抚州人，中尉，硕士研究生，研究方向为导航装备技术保障。·86·航空计算技术第40卷第1期图和协作图。如下图1所示，具体的算法规则如下：映射修正映射导航装备维修保障LML模型，——————、、系统中的各资源的UML协作图≥≥<系统中的各资源的UML协作图状态图、时序图模型的动、／，模型的静态分析／／＼、态分析、、-——，／、、--———，7图1导航装备建模思路示意图第一步：

7、根据对象Petri网转化为UML模型的状态图：1)对于相对应的对象着色Petri网的库所都映射为各个被转变为无子状态的所有状态；2)将对象Petri网的弧映射为所有无子状态的状态迁移；3)将对象Petri网的变迁映射为所有无子状态的迁移动作。第二步：从对象Petri一网提取出UML模型的仿真实体。第三步：将Petri网转换为UML顺序图。1)UML中的顺序图将交互关系表示为一个二维图；2)按照对象分类的库所组表示对象在其生命周期中的各个状态；3)将消息分为对象之间通讯和对象自身调用。具体方法是：按弧指向