基于-模型系统工程.doc

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1、.基于模型的系统工程（MBSE）的案例研究第1部分:IBMRationalHarmony的集中式系统模型建模自出现以来，一直是系统工程的重要组成部分。在过去十年中，工程师们已经大幅增加基于模型的技术的使用，并发展出一门新的学科，基于模型的系统工程（Model-BasedSystemsEngineering,MBSE）。这门学科与传统的系统工程不同，它强调中央系统模型，该模型同时捕捉系统需求和满足这些需求的设计决策。除了作为系统工程的工作构件的知识库之外，还可以通过模拟系统模型来验证成本、性能研究和设计选择。IBMRationalHarmonyforSystemsEngin

2、eers等广泛应用的MBSE流程重点关注的是系统功能分析，也就是说，关注如何将功能要求转换为一致的系统操作描述。然后，使用系统操作获得所分配系统架构块之间的端口和接口。这些接口形成了各子系统之间的正式切换的基础。MohitChoudhary,系统工程师,RealTimeTechSolutions2012年3月23日·内容本系列的这一部分旨在通过一个案例研究来探讨标准MBSE流程。首先，我们根据UAV（无人驾驶飞机）地面站控制器的设计来拟定这个案例研究的范围。然后，我们会介绍RationalHarmony系统工程流程的基本概念、工作流和工作产品。最后，我们通过定义任务流来实

3、现UAV地面站控制器的设计，同时构造每个阶段所需的构件。案例研究本案例研究基于对少部分UAV地面站控制器的设计分析，这些控制器的功能必须符合表1中的要求。表1.UAV地面站控制器需求需求引用需求01实时飞行中的UAV的信息。（身份和传感器负载）02允许操作员将搜寻区域分配给选定的飞行中的UAV。..03以1次更新/秒的频率接收来自UAV的传感器追踪信息。04在系统中保持30分钟的追踪历史。05允许操作员维护包含所采用的系统追踪信息的资料库。06最多维护100条SystemTracks（系统追踪信息）。07允许操作员对系统追踪信息执行生命周期操作（创建/删除）。08每秒更新

4、一次系统追踪信息，如果主传感器追踪信息更新可用，则使用该值进行更新，否则，使用DR的值进行更新。09使系统追踪信息可在显示屏上显示，并绘制其更新。10允许操作员将操作员辅助系统追踪信息与另一台UAV的传感器追踪信息相关联。11允许操作员将两条独立的系统追踪信息合并成一条。12将系统中的重要事件（比如创建和删除系统追踪信息）通知操作员。13允许操作员随时中止UAV搜索。RationalHarmony系统工程中基于模型的系统工程RationalHarmonyforSystemsEngineering使您能够识别并推导出所需的系统功能，还能够确定相关的系统模式和状态。此外，您还

5、可以将已确定的系统功能和状态分配给子系统结构，并确定跨子系统的端口和接口。图1显示了您在每个工程阶段为了完成系统设计而必须执行的基本输入和输出。图1.工程阶段的生命周期..在功能分析阶段，通过一个活动图定义用例的功能流。然后，从活动图推导出用例场景。各场景通过一组序列图表示，创建用例块的端口和接口时需要用到它们。最后，用例基于状态的行为被捕获为一个状态图。在架构设计阶段，选定的系统块被分解成几部分。最终的系统结构被捕获在SysML块定义图(BDD)和SysML内部块图(IBD)中。每个用例分配都可以通过一个关联的白盒活动图以图形的形式表示。下图是用例的黑盒活动图的副本，但

6、它被划分为泳道(swimlane)。每条泳道代表分解层次的一个块。然后，根据选定的设计理念，将操作“移动”到各自的块泳道。这种分配的一个基本要求是要求维护操作之间的初始链接（功能流）。最后，详细架构设计阶段的重点是端口和接口的定义，以及在架构分解的最低层，系统块基于状态的行为的定义。设计流程/大纲UAV地面站的系统要求被划分成两个用例，如图2所示。为了实现可追溯性，需要将已确定的系统要求与相关的用例相关联。在本文中，假设已经完成需求分析。对于本案例研究，我们将重点关注Uc1PerformAreaSearch用例。图2.UAV管理系统用例图..功能分析用例的功能流涵盖的方面

7、包括：将搜索分配给选定的UAV、接收来自UAV传感器的追踪信息、保持系统追踪信息与传感器追踪信息一致、维护所需要的传感器追踪信息更新历史、允许操作员中止搜索。您可以使用该工具在黑盒活动图中详细说明每个功能流，如图3所示。图3.黑盒活动图..用例场景您可以看到，活动图中的每个流都表示一个不同的用例场景。这些流不仅能帮助我们详细了解功能流中的操作，还能形成在各个开发阶段验证用例行为的基础。在图4所示的五个场景中，您可以通过其中三个场景获得我们的用例。图4.黑盒用例场景..用例状态图在下一步中，您可以使用序列图获得端口和接口。获得端