[发明专利]一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法

权利要求书

1.一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，包括：

从用户需求出发，分别在概念层、逻辑层和物理层对火星维护与管理装置进行任务细化、功能分解和物理架构设计；

根据用户需求，对火星维护与管理装置的巡查面积、使用寿命、巡查时间和质量参数进行分析，建立参数约束模型，并基于各参数指标，给出火星维护与管理装置中各分系统的设计指标；

构建基于MBSE的需求精化矩阵，对设计完成的火星维护与管理装置完成从用户需求向功能活动、组成元素和指标约束的映射，进行指标需求在系统层级的追溯性验证，并在用户需求发生变更时，确定受影响的功能架构。

2.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，火星维护与管理装置用于为火星发电基地进行日常维护与管理。

3.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，用户需求包括：巡查范围要求、环境检测要求、设计质量要求、巡查时长要求、自主移动要求、数据回传要求、故障报警要求和使用寿命要求。

4.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，火星维护与管理装置执行任务时，所涉及的外部环境交互系统为：火星轨道器、火星地面站母舱、火星太阳能站和地球地面站；其中，火星太阳能站通过电接口为火星地面站母舱提供电能；火星地面站母舱通过通信接口分别与火星轨道器和火星维护与管理装置通信，通过电接口为火星维护与管理装置提供电能；火星轨道器通过通信接口分别与地球地面站和火星维护与管理装置通信；

火星维护与管理装置在电量充足时，执行巡检动作，为火星太阳能站的发电帆板清理灰尘，在电量低于预设值时，返回火星地面站母舱充电。

5.根据权利要求4所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，在逻辑层将火星维护与管理装置的组成结构分解为：测控通信系统、电源系统、综合电子系统、环境感知系统、移动系统和清理系统；

执行巡检任务时，火星地面站母舱通过测控通信系统下达任务命令至综合电子系统；

综合电子系统进行任务分析，并通过任务规划的方式规划好路径，使移动系统前往待清理的指定太阳能电池帆板；

环境感知系统随时获取环境状态；综合电子系统根据环境状态判断是否需要清理，如果需要清理，则通过清理系统执行清理，并将巡检状态数据通过测控通信系统回传至地球地面站。

6.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，在物理层将火星维护与管理装置的逻辑架构映射为火星车和智能机器人物理架构。

7.根据权利要求6所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，将火星维护与管理装置的逻辑架构映射为火星车时，将逻辑层的清理系统映射为物理层的结构与机构系统，包含机械臂和吹风机两个子功能模块；将逻辑层的移动系统映射为物理层的车轮移动平台；使逻辑层的电源系统、综合电子系统和测控系统在物理层保持相同的名称；将逻辑层的环境感知系统映射为物理层的相机系统；同时，在物理层增加热控系统和导航控制系统。

8.根据权利要求6所述的一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，其特征在于，将火星维护与管理装置的逻辑架构为智能机器人时，将逻辑层的清理系统映射为物理层的机器人的手持扫帚；将逻辑层的移动系统映射为物理层的双足移动平台；使逻辑层的电源系统和测控通信系统与物理层保持相同的名称；将逻辑层的环境感知系统映射为物理层由力度感知系统、风速感知系统和光学感知系统三部分组成的感知系统；将逻辑层的综合电子系统映射为物理层的机器人的大脑系统；同时，在物理层增加热控系统和导航控制系统。