[發明專利]一種基于Simulink和Stateflow的復用式導彈建模方法

在審

• 申請號: 202010810609.0
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN111950085A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 肖瑾;李夏童;劉雷;王月明;胡曉光;段海濱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于Simulink和Stateflow的復用式導彈建模方法，其具體內容著重于實現復用式的建模方法，輸出產品不僅包括現階段的建模方法所能夠產出的可仿真的系統級模型，而且包括從元器件級、組件級到設備級的具備一定規模的模型與貨架產品庫。其中，各級別的模型產品的產出，源自于利用SysML建模工具進行需求分析和功能分解。SysML做出系統功能需求的解決方案的設計與拆解，并利用Simulink與Stateflow進行具體的建模方法實現，通過不同層級下的通用模型和專有模型的產品貨架的建立，以實現模型的復用性。

技術領域

本發明屬于計算機建模與仿真領域，是一種基于Simulink和Stateflow的復用式導彈建模方法。

背景技術

在如今的建模領域，基于文檔的系統工程(TSE)依舊為大多數系統工程項目所使用。基于文檔的系統工程依托于自然語言描述和文檔交換進行開發工作。然而當前在航空航天等領域，產品電氣化、智能化程度越來越高，產品復雜度的量級不斷躍升，因此，基于文檔的系統工程方法也越來越難以支撐大型項目的開發工作。基于文檔的系統工程不僅程序復雜、文檔繁多，溝通效率低且容易出現歧義。對于系統的開發與迭代，也十分不便利。例如，在開發過程中需要對于系統進行修正的時候，難以進行文檔的全局排查與修改；難以進行系統的前期仿真驗證。

近年以來，隨著國防事業的發展，國防裝備的設計開發對于系統建模與仿真技術的需求激增，對于系統的復雜性也急劇增大。在現有開發模式下，國防裝備的研制開發存在以下問題：第一，研制效率低下，研制周期過長，研發成本較高，對于裝備的再次開發以及設計迭代的成本過高；第二，同種類型的裝備沒有形成規格化、系列化，導致不同型號間產品設計、生產各環節資源重復投入。

在此背景下，迫切需要提升建模與仿真技術對于復雜大系統的支持，迫切需要提升建模與仿真技術的開發效率，減少研發周期，對于同類產品，迫切需要形成產品的規格化、系列化，提升系統模型的復用率，減少重復設計與開發。

基于此，可探索構建復雜大系統的組件級復用式的產品貨架，形成依托于系統架構和貨架產品的開發模式。基于模型的系統工程(MBSE)，代表未來系統工程的發展方向，可以支撐復雜大系統的系統架構和貨架產品的構建。

基于模型的系統工程，利用V字型系統工程設計方法，通過左線的定義與分解，將系統進行從體系、系統、子系統到部件的層層拆解和分析，通過右線建立由部件到子系統、到系統、到體系的集成與驗證工作。相比于基于文檔的系統工程，基于模型的系統工程的區別在于，在開發過程中，不再依托于文檔，而是依托于系統模型實現系統的設計、分析與驗證工作。其主要產出物是一份集成、清晰并且一致的系統模型。在系統的開發過程中，基于統一系統模型的開發，增強了不同階段和層級的追溯性，減少系統開發工作的團隊交流成本，提高了系統開發效率，縮短了研發周期。

SysML(System Modeling Language，系統建模語言)，由對象管理組織(OMG)于2003年提出，是系統工程的標準建模語言，已經被越來越多的基于模型的系統工程項目所采用。SysML是一種圖形建模語言，能夠使結構、行為、需求和參數等系統設計的重要方面可視化，幫助工程師解決日益增長的系統復雜性問題，促進系統工程師之間跨學科的溝通。SysML不僅可以打通軟件、硬件等具體設計領域，還可將需求、成本、項目管理等不同階段的工程整合到一起，促進跨開發生命周期的溝通。

SysML中的模型圖共有9種，課大致分為3種類型。其中，模塊定義圖、內部模塊圖和包圖屬于結構圖；活動圖、序列圖、狀態機圖和用例圖屬于行為圖；參數圖屬于內部模塊圖；需求圖自成一類。其中每種圖的作用如下：

模塊定義圖(BDD)：用于顯示模型的結構組成以及各組成所用的模型元素之間的關系，以說明系統結構的信息。模塊定義圖中，模型元素包括模塊、執行者、值類型、約束模塊、流說明、接口等，結構關系包括關聯、泛化和依賴。