[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

说明书

本发明公开了一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，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，给出各分系统的设计指标，完成指标需求在系统层级的追溯性验证；构建从用户需求到系统逻辑架构设计和指标分析映射的需求精化矩阵，反应用户需求向逻辑架构组成元素、指标约束和功能活动的映射。本发明充分保证了用户需求和装置功能架构的紧密结合，提高了系统设计的可追溯性。

技术领域

本发明涉及航天器设计技术领域，更具体的说是涉及一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法。

背景技术

火星是一颗类地行星，也是距离人类最近的发现可能有水源存在的行星。为了探索地外生命，人类计划逐步开始探索火星的计划。火星航天器设计是一项复杂的系统工程，传统航天器设计中存在文档繁复，某些功能及指标定义模糊，可追溯性差等问题，这种设计方法往往很难保证系统的最优性，且周期长、成本高。基于模型的系统工程(MBSE)是一种以模型表达复杂系统设计的工程方法，支持系统需求、分析、设计、检验与确认活动，这些活动从系统顶层概念设计阶段开始，贯穿整个系统功能开发到物理实现过程，并利用跨学科的专业知识，统一表达复杂系统的研发方法。为保障多个着陆器长时间在火星表面的用电需求，目前需要设计一个对发电基地进行日常维护与管理的装置。

因此，如何提供一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，充分保证了用户需求和装置功能架构的紧密结合，提高了系统设计的可追溯性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于MBSE的火星维护与管理装置架构建模方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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；