[发明专利]一种基于MBSE的弹上电气系统建模仿真方法

说明书

本发明涉及一种基于MBSE的弹上电气系统建模仿真方法，该方法具体包括：基于SysML进行弹上电气系统顶层概念级建模及仿真；参考SysML模型，对所述系统各个子系统选用最合适的建模工具进行详细的单元级建模；对所述系统各个子系统单元级模型进行基于FMI的转换，封装成为统一的FMU格式，从而进行基于FMI的联合仿真。本发明通过搭建基于SysML的弹上电气系统顶层概念级模型来定义弹上电气系统结构、各子系统的行为、各子系统间的接口连接关系以及各子系统之间的数据流；而后将SysML模型用于指导单元级模型的搭建，为单元级不同部门领域建模提供规范化的指南，使得各部门领域所建模型之间接口、数据流和行为协调一致，能够顺利进行基于FMI的联合仿真，实现测试验证环节在导弹研制流程中的前移，从而缩短新型号研发周期，提高设计研发效率和质量，节约研发成本。

技术领域

本发明属于计算机仿真与建模领域，具体而言涉及一种基于MBSE的弹上电气系统建模仿真方法。

背景技术

现阶段，人们在设计新型号时，大多采取基于文本的系统工程(TSE)。这就是说，系统设计产生的大量信息以文本的形式记录和在不同人员、专业和部门之间传递。随着系统的日益复杂，基于文本的系统工程(TSE)逐渐无法应对挑战，产生了各种各样的问题，比如很容易产生理解不一致的问题。

基于模型的系统工程(MBSE)就是在这一背景下被提出的，它是对系统工程活动中建模方法应用的正式认同，以使建模方法支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始持续贯穿到设计开发以及后来的所有生命周期阶段。通过采用基于模型的系统工程(MBSE),可以有效缩短新型号研发周期，提高设计研发效率和质量，节约研发成本。

基于模型的系统工程(MBSE)与基于文本的系统工程(TSE)的最主要区别是在系统设计的前端以模型为中心进行系统设计、分析和验证。概括起来可以表示为四个层次的建模仿真过程，分别是需求(R)、功能(F)、逻辑(L)和物理(P)。其中，需求(R)、功能(F)和逻辑(L)层建模属于概念级建模，而物理层(P)建模属于单元级建模。需求层主要指的是需求的捕获及管理，功能层是指对功能的分析及功能模型的建立，逻辑层指的是系统架构的设计，物理层则主要包括系统性能分析和三维物理建模。各个不同层次的建模仿真工作，需要用到不同的建模语言或工具。

为了满足系统工程的实际需要，国际系统工程学会INCOSE和对象管理组织 OMG提出了一种新的系统建模语言——SysML(Systems Modeling Language)。 SysML是一种面向对象的标准建模语言，建立在对UML的重用和扩展的基础上，用于对系统的可视化建模在系统工程应用领域的延续和扩展，用于对复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。SysML的目的是统一系统工程中使用的建模语言。

SysML作为一种图形化系统设计建模语言,以其具有明显优势的描述能力对系统需求、功能、结构和行为四方面信息进行表达，为复杂系统设计建模提供支持。

SysML图可以分为三大类、九个小类，其中模块活动图、序列图、状态机图和用例图都属于行为图。模块定义图、内部模块图和包图都属于结构图。参数图是内部模块图。需求图自成一类。各种图作用为：

模块定义图(BDD)：表示模块和值类型(定义能够在可操作的系统中存在的事物类型)以及这些元素间的关系。BDD的通常显示系统层级关系树以及分类树。

内部模块图(IBD)：作用是指定单个模块的内部结构。包括内部组成部分间关系与其接口。

用例图(UC)：包含系统执行的用例，引起用例的行为者和参与者。用例图是系统在行为者的协作下所执行服务的黑盒视图。

活动图(ACT)：指定一种行为。关注控制流程，以及输入输出转换的过程。 ACT是一种分析工具，以描述和解读系统所需行为。