[发明专利]一种基于FACE架构的软件系统建模方法

说明书

本发明提出一种基于标准架构FACE的软件系统建模方法，包括系统组件化、数据建模、系统I/O服务建模及组件传输服务建模等方法。本发明提出的建模方法可以指导我国航空电子系统架构的建模，可以作为FACE架构下的系统建模相关工具链及平台的研制的理论依据进行实际应用。本发明有利于提高软件质量和开发效率，增强软件可移植性，节约开发成本，便于系统的快速集成，缩短系统的开发周期，推动国内航空领域统一的开放式软件架构标准的形成。本发明可运用于高可信、高可靠、高安全领域，例如，航空领域、航天领域等软件密集产业。

技术领域

本发明涉及基于FACE架构的软件系统建模方法。

背景技术

新一代航空电子系统的任务重要度及功能复杂度越来越高，同时电子信息技术和计算机技术飞速发展，以及高度综合化的设计要求为航空电子系统带来了很多挑战，其中机载软件和硬件绑定紧密、系统升级困难、重用性差是导致航空电子系统开发代价高的关键因素。我国第四代机航空电子系统仍属针对一组特定的需求由单一开发商提供服务，导致系统升级程序繁琐，所研发的硬件和软件在不同型号或各种类似功能的航空平台上无法重复使用。目前航空电子系统普遍存在软件与硬件平台、操作系统和网络架构的高耦合问题，导致系统软件升级困难、可移植性与可重用性差。

根据航空电子系统的发展特征，为了保证航空电子系统软件的可靠性、提高软件在全生命周期中的可维护性和可移植性，缩短软件系统开发周期，将航空电子应用软件与机载实时操作系统的接口标准化，实现底层软件与上层应用软件隔离，以便更好地适应系统结构升级和功能扩展的需求，国际开放组织(The Open Group)于2014年发布了FACE(Future Airborne Capability Environment，未来机载能力环境)架构。FACE技术描述了与硬件无关的标准化软件COE(Common Operational Environment)，以及与模块化软件组件相关的架构段需求，并定义了将这些架构段链接在一起的关键接口。

国内看到了FACE架构在航空电子系统中的应用前景，在2017年的航空基金明确提出该类课题的探索和研究项目。但是国内的相关论文大都是对FACE架构的介绍，对FACE架构在航空电子系统中的应用和实现均未提出明确的实施方法和设计思路。

本专利结合新一代航空电子系统软件发展需求，在研究FACE标准、软件架构理念以及数据架构的基础上，从系统角度提出FACE架构下的软件系统的组件化建模方法，将FACE架构应用到实际航空电子系统开发过程中。

发明内容

要解决的技术问题

本发明主要解决如何基于FACE标准架构软件系统建模的问题，包括系统组件化方法、面向组件端口和消息类型的数据建模、组件与外设通讯的I/O服务建模及组件间传输服务建模。为此，本发明提出了一种基于标准架构FACE的软件系统建模方法。

技术方案

FACE为航空电子系统提供了系统架构的标准，本发明结合架构的标准和构成要素，从系统角度，通过逐步系统功能细化，以各功能或子功能到FACE组件的映射方法为线索，提出架构下的层次化、组件化建模方法，具体建模过程如图1所示。

1)根据软件系统需求，对系统功能结构进行划分。首先将一个系统划分为若干子系统，然后将一个子系统划分若干子系统或功能，一个功能细化为多个子功能，使系统功能尽可能的细化，将最终的系统功能划分结果用树表示。

2)将树中节点映射为不同类型和用途的FACE组件。首先给出特定平台组件(PSSS组件)以及可移植组件(PCS组件)的生成方法，然后确定组件的端口，以及组件间消息传输方式，最后，采用UML协作图对系统建模的组件及组件间通讯进行表示。

3)对2)中生成的每个组件的端口及其消息传输类型进行数据建模。每一个组件相关的数据建模通过概念数据模型、逻辑数据模型、平台数据模型以及可移植单元数据模型进行逐层、逐级细化，直至给出每个数据实体的详细属性信息及属性的类型为止。