[发明专利]一种从Simulink模型转换至UML模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息物理融合系统，尤其是一种模型转换的方法。

背景技术

信息物理融合系统（Cyber-Physical System,CPS）是指在环境感知的基础上，深度融合了3C的网络化物理设备系统，它通过计算过程和物理过程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制物理实体，其目的是实现信息世界和物理世界的深度融合。按照功能和系统属性划分，CPS一体化模型可以划分为物理实体、计算实体和交互实体。物理实体是指物理过程及其深度嵌入的物理环境，其过程主要表示为在连续时间域所遵循的物理规则，采用基于时间推进的动态连续仿真模型对物理实体进行刻画；计算实体主要指CPS的计算单元和控制单元，其过程主要表示为数据处理和逻辑控制，采用基于事件驱动的动态离散仿真模型对计算实体进行刻画；交互实体往往由物理构件或计算构件组成，主要描述它们的组合特性、交互接口规则、融合关系和行为特性。

模型驱动开发方法（Model Driven Development，简称MDD）能够在早期阶段对系统进行分析与验证，有助于保证系统的质量属性，并有效控制开发时间与成本。模型转换为模型驱动涉及开发方法的核心，它是指将一种语言描述的模型转换成另外一种语言描述的模型。它被认为是基于模型驱动的复杂嵌入式实时系统设计与实现的基础。

Simulink模型主要用来刻画基于时间推进的连续动态过程，UML模型主要用来刻画基于事件驱动的离散行为过程。采用UML对计算实体的静态结构仿真建模和基于离散事件驱动的动态行为仿真建模，以及采用Simulink对物理实体的动态连续行为仿真建模已成为工程试验的主流。但是CPS的异构性，表现在Simulink和UML的异构性，使得CPS物理实体和计算实体的融合面对很大的挑战。

目前已有很多基于Simulink和UML的协同仿真建模方法。德国Fraunhofer研究机构通过扩展UML Profile实现UML和Simulink在嵌入式实时领域的协同仿真，荷兰Nijmegen大学通过扩展UML在执行时间方面的表达能力实现UML和Simulink在嵌入式实时领域的同步仿真，德国EXTESSY机构将UML和Simulink模型代码集成到一个统一的系统架构中在代码级实现Simulink和UML的协同仿真。

但是这些集成方法都没有从根本上解决Simulink和UML的融合问题，CPS物理实体和计算实体的异构性，表现为Simulink和UML模型元素本质上的区别，使得这些协同仿真方法不能满足CPS系统深度融合的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，针对以上问题，本发明提出了以Simulink模型对物理实体进行仿真建模，以UML模型对计算实体进行仿真建模，在两层模型之间采用模型转换方法，使用模型转换工具实现Simulink物理模型到UML计算模型的转换，完成CPS系统计算-物理实体一体化的协同仿真。

本发明要解决上述Simulink模型和UML模型的异构问题，提供一种从Simulink模型转换至UML模型的转换方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，包括如下步骤：

1）建立Simulink模型的模型元素和UML模型的模型元素之间的对应关系

针对Simulink模型中的基本模型元素原子模块Primitive Block、子系统模块SubSystem Block、连线Line/Branch和端口Port，通过ATL转换规则实现模型元素之间一一对应的转换，分别将其对应转换为UML模型的模型元素类Class、含子模块的类Class Contained Blocks、连接器Connector、流端口Flowport；

2）建立Simulink源元模型架构和UML目标元模型架构