[發明專利]基于飛行過程的面向參數功能模型的仿真實現方法

有效

• 申請號: 202011318345.3
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112464463B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 肖剛;貢克;吳瑀倩;羅悅;董曉旭;薛鄹濤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G08G5/06;G06F16/2455;G01S19/14;G06F111/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于飛行過程的面向參數功能模型的仿真實現方法，其特征在于，包括：

步驟1、對航電系統內的所有功能進行分析，建立主干功能組合而成的功能運行框架；

步驟2、通過邏輯參數，從不同維度對功能模型框架中的元素進行組合，并結合飛行場景，以表現不同約束因素對于功能完成的影響；

步驟3、基于運行參數功能狀態關系搜索網絡對級聯告警進行搜索驗證模型；

所述的功能模型框架表現為功能組織、行為組織和物理部件映射幾個層次的組合，其中：包括：功能/子功能、過程行為、物理部件，其中：功能/子功能是為達成任務/需求的行為組織，可逐層下分為更具體的活動；過程行為是為達成上層功能任務需求而進行的一系列具體活動；是物理部件是為執行過程行為的具體物理部件；

所述的功能運行框架以過程行為模型作為媒介，開展功能到物理部件的映射，實現從抽象功能到具象行為的傳遞；基于功能模型組合作用對象，可將功能細化為具體的客觀行為鏈條，進而實現功能、行為與物理部件的鏈接；

所述的功能模型組合包括：主干功能和輔助功能的組合，其中主干功能為框架建立過程中的基本元素，以鏈條或環路的形式存在；進而根據實際運行關系將輔助功能嵌入到主干功能模型的上下游，并通過與門、或門結構建立功能之間的關聯；

所述的運行參數是對于功能架構中各個功能模塊間所傳遞的信息，本發明通過運行參數來表現功能之間的傳遞關系；對于運行參數的建模，根據功能模塊的實際用途，將參數劃分為能源物質、控制指令、數據信息、狀態變量類別，并分別以property的形式嵌入到運行過程模型中；此外對于性能關鍵系統，可將運行參數表達為性能參數的形式，以更準確地表達物理部件的不同失效模式對功能運行過程的不同影響；功能運行過程參數的傳遞受到上游輸入參數、控制指令、能源供應、物理部件因素的影響，其中：上游輸入參數為上游運行過程所傳遞的參數，以及外界系統傳遞至本系統的參數；控制指令為系統內的自動控制、或通過駕駛艙面板進行手動控制時的指令；能源為支持過程運行所需的電能、機械能物質；物理部件為執行功能運行過程的具體對象。

2.一種基于SysML模型參數傳遞的級聯搜索方法，其特征在于，基于SysML建立面向參數的功能關系，然后再建立相關飛行場景的飛行階段表達，使用級聯失效搜索算法生成級聯告警鏈條，該級聯告警鏈條整合為級聯告警的樹形結構，再從圖中提取級聯告警映射關系，具體包括：

步驟A，對航電系統內的所有功能進行分析，基于功能模型建立主干功能組合而成的功能運行框架；

步驟B，通過系統內的邏輯參數傳遞，從不同維度對框架中的功能模型元素進行組合；

步驟C，建立相關飛行場景的飛行階段的邏輯參數表達，以表現不同約束因素對于功能完成的影響；

步驟D，通過基于運行參數的功能狀態關系搜索網絡通過對級聯告警進行搜索來驗證模型；

所述的飛行階段表達是將飛行階段場景信息通過飛行場景建模與功能執行過程還有控制因素相融合；

飛行階段的表達方式通過與、或門邏輯門函數，與運行過程鏈條聯合作用，其中：與門表現為必須滿足所有前提才能實現參數的傳遞，或門表現為滿足任一前提即可實現參數的傳遞；進而通過用戶輸入/軟件后臺設定當前所處的飛行階段，結合邏輯門的判斷邏輯，判定功能鏈條的演進方向；

所述的飛行場景建模包括與飛機功能執行過程密切相關的背景因素；首先通過飛行場景的決定因素判定場景的狀態，進而將飛行場景模型作用于功能運行過程；對于場景的判斷，包括提取飛行場景的決斷因素，即與飛行過程相關的參數信息，進而結合邏輯方程約束判定飛行場景的觸發狀態，其中：飛行場景的決定參數的具體數值可通過軟件后臺設置，通過聯立若干邏輯方程，決定該模塊的輸出；

所述的控制因素包括自動控制和手動控制因素，其中：自動控制通過計算機對組件的運行過程進行控制，手動控制則借助駕駛艙面板對組件狀態進行控制；設置執行自動/手動控制的物理部件的狀態，進而通過constraint設定各種控制方式的優先級和控制邏輯，決定控制支路的輸出；控制支路輸出有三種狀態，分別為0、1、none，代表異常、正常、和不進行判斷，其中：不進行判斷的狀態源于人在回路導致的控制優先級排序。

3.一種基于SysML建立的面向參數的功能模型的級聯告警搜索系統，其特征在于，包括：功能運行狀態模型單元、飛行階段表達單元、控制因素單元、告警邏輯單元、模型關系提取單元、級聯告警搜索單元以及級聯告警顯示單元，其中：功能運行狀態模型單元通過與門、或門邏輯門函數與其他功能運行狀態模型單元相連并傳輸運行參數信息，飛行階段表達單元通過與門、或門邏輯門函數與功能運行狀態單元相連并傳輸判定功能鏈條的演進方向信息，控制因素單元與飛行階段表達單元相連并傳輸對告警級聯關系的約束信息，告警邏輯單元根據控制因素單元、飛行階段表達單元的信息得到告警邏輯方程得到告警的觸發信息并傳輸至級聯告警搜索單元；

所述的告警邏輯單元根據控制因素單元、飛行階段表達單元的信息得到告警邏輯方程得到告警的觸發信息并傳輸至級聯告警搜索單元；

所述的基于運行參數的功能狀態關系搜索網絡基于所建的有向圖模型結構，所述的有向圖模型結構對于每一個失效事件、行為、物理部件，使用鄰接表的出邊表將與其相關的節點存儲；算法首先獲取預設的起始端系統的若干底層失效事件，進而以其為起點，通過物理部件和行為之間的映射關系，追溯至其所隸屬的系統級功能；進而根據各系統模型中已經明確的功能關系邏輯圖建立系統間級聯關系圖，確立根源系統后，在此基礎上采用深度優先搜索算法遞歸遍歷含有根源系統失效信息的分支，得到一張基于根源系統功能運行過程的告警運行圖，并將搜索到的物理部件與其分支上的失效信息做關聯；再使用相同方法獲得基于根源系統功能運行過程的告警運行圖，之后通過遍歷所有系統的運行過程和系統之間功能交匯過程，得到一張基于根源系統和子系統之間運行過程的告警級聯關系圖；采用深度優先搜索算法遞歸遍歷級聯關系圖，搜索從上游失效狀態到下游失效狀態的轉移過程，從而輸出為兩個系統狀態間的狀態關聯鏈條，其中鏈條中的節點代表功能傳播過程中的各個參數節點。