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基于MBSE的民机数据加载系统建模及模型验证

杨渊  
【摘要】:改革开放以来,中国民航产业迅速发展,国产大飞机的自主研发能力亟待提升以早日实现整机国产化。航电系统的安全性和可靠性是飞机综合化、信息化、模块化及智能化方向发展的重要指标,因此,自主研发飞机航电系统显得尤为重要。现阶段,在传统的基于文本的设计模式下,航电系统的设计、制造、测试和生产几个环节通过文档的形式进行数据传递,各个子系统相对孤立,缺乏对于系统层的架构设计,且文档之间的一致性得不到保障,严重制约了研制航电系统的可靠性和开发效率,因此我国亟需改进航电系统的设计研制模式。基于模型的系统工程(Model-Based System Engineering,MBSE)主要被应用到系统工程领域,本文研究MBSE在民机航电系统设计中的应用技术,以民机航电系统中数据加载系统(Data Loading System,DLS)为对象,研究基于MBSE的复杂大系统建模机制、模型确认及测试验证技术。论文主要思路为:首先深入分析主流MBSE建模方法,结合民机航电系统特性,给出符合需求的基于MBSE的建模机制;然后在IBM Rational Rhapsody平台上建立DLS系统的需求模型、顶层模型、组件模型;最后,对所建模型进行进行语义语法检测、需求覆盖率检测以及动态模型的执行确认活动,以验证建模机制的合理性。本文以“XX机型机载维护系统模型设计研究”项目为背景展开如下研究:(1)基于MBSE的航电系统一体化建模机制研究。分析比较现有的主流MBSE建模方法,确定航电系统模型化设计的建模语言、建模流程以及环境搭建方案,利用图形化、规范化的建模语言设计系统顶层结构;再对子系统、子模块进行基于模型的设计开发,完成组件模块的任务划分、任务详设等。(2)基于Rhapsody平台的SysML/UML(系统建模语言/通用建模语言)协同建模技术应用研究。以DLS系统为研究对象,研究符合SysML/UML标准的可视化建模技术,研究同一系统下SysML工程与UML工程的协同性。其中,SysML工程用于系统顶层建模,描述的是系统的总体需求、功能及架构;UML工程用于系统组件建模,是面向数据的、以设计开发为中心的建模工程。(3)基于模型的需求确认及动态验证技术研究。本文设计的模型验证过程分三层进行:一是检查模型语法语义是否满足建模语言的要求,对系统模型中存在的警告和错误进行提示和定位;二是需求覆盖率测试,确保模型正确地捕获系统需求;三是可执行模型的确认验证,确保模型的动态行为和消息交互符合逻辑。


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