[发明专利]一种基于SysML的无人机系统建模方法、装置及可读存储介质

说明书

一种基于SysML的无人机系统建模方法、装置及可读存储介质，建模方法包括：分析系统及任务组成，建立UML profile，扩展UML元模型并定义数据类型；使用扩展的UML元模型及定义的数据类型，建立模块定义图、内部模块图、参数图以及活动图；采用模块定义图、内部模块图和参数图描述无人机系统及任务的结构模型，采用活动图描述无人机系统及任务的行为模型，得到结构视角及行为视角的无人机系统及任务模型。本发明解决了现有技术中无法对无人机系线及任务中用到的数据类型、线程机制、噪声以及内外部通信进行正确描述的问题，同时解决了现有技术在模型验证方面的不足，有助于尽快发现模型的缺陷。

技术领域

本发明属于无人机领域，具体涉及一种基于SysML的无人机系统建模方法、装置及可读存储介质。

背景技术

作为一种信息物理融合系统(Cyber Physical System，CPS)，无人机为用户提供了监控与控制物理世界的能力。随着无人机在各领域的广泛应用，无人机系统的开发受到了广泛关注。由于无人机系统运行平台的多样性以及运行环境的随机性，传统软件开发方法难以高效开发出符合期望的无人机系统。模型驱动架构(Model Driven Architecture，MDA)被引入到无人机系统的开发中。然而，在被应用于无人机系统建模中时，现有技术无法有效对环境不确定性、领域特定线程机制、任务约束以及无人机系统内外部通信进行建模。上述建模能力的缺失，使得在后续的无人机开发与测试过程，无法有针对性的提升无人机系统在不确定环境下的鲁棒性以及跨平台部署能力。华东师范大学在其申请的专利“一种基于SysML/MARTE的信息物理融合系统的建模方法”(申请号：CN201610403225.0，授权公告号：CN106096126B)中公开了一种基于SysML/MARTE的信息物理融合系统的建模方法。该建模方法的具体步骤是：首先分析系统需求，并根据需求从SysML与MARTE中选取所需的元模型。接着对选取的元模型进行扩展，并将扩展后的元模型用于对系统实时行为、连续行为、随机行为以及非功能属性的建模。最终帮助设计人员构建系统从软件及硬件两个方面构建系统的需求模型、架构模型以及行为模型。该方法存在的不足之处是：首先，该方法在建立系统的架构模型时，无法对系统运行时环境噪声及系统内部的噪声进行建模。其次，该方法虽然考虑到了系统的软硬件特点，但是在建模过程中，无法描述系统的线程特性，导致设计人员无法正确的描述系统在多线程环境下的运行行为。最后，该方法没有考虑系统运行的各类约束，具体包括安全约束以及系统运动约束，导致后续模型测试与验证工作无法对系统执行有约束的任务这个场景进行有效分析。西北工业大学和中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院在其共同申请的专利“民用飞机舱内压力控制系统建模方法”(申请号：CN201910349006.2，授权公告号：CN110135023A)公开了一种民用飞机舱内眼里控制系统建模方法。具体来说，该方法基于改进的MBSE(Model Based System Engineering)方法，从舱压控制系统的需求出发，基于DoDAF(Department of Defense ArchitectureFramework)系统体系结构框架，建立舱压控制系统的能力、执行活动和组成部分三个层面的架构模型，实现对舱压控制系统的描述。该方法存在的不足之处是：该方法的所建立的系统模型侧重于从宏观的视角描述系统结构以及系统内各个子系统间的关系。然而，该宏观视角建立的系统模型，在后续模型测试与验证阶段中，无法描述系统在不确定环境下，执行有约束的任务这个场景进行分析。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中无法对无人机系统中环境不确定性建模、线程机制建模、任务约束建模以及内外部通信性能建模的问题，提供一种基于SysML的无人机系统建模方法、装置及可读存储介质，实现正确且高效的对无人机系统完成建模。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种基于SysML的无人机系统建模方法，包括以下步骤：

分析系统及任务组成，建立UML profile，扩展UML元模型并定义数据类型；