[發明專利]一種基于模型的裝備系統功能需求分析方法

有效

• 申請號: 202011397410.6
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112527245B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 史文卿;袁正中;毛坤;馬波;石維盛;朱睿
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所
• 主分類號: G06F8/10
• 分類號: G06F8/10;G06F8/20
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明的目的在于提出一種適用于復雜無人機系統總體設計的基于模型的功能需求分析方法，包括以下步驟：(1)設計生命周期片段場景，建立生命周期劃分圖、片段場景系列圖、片段場景概述圖；(2)明確系統內外部要素，建立要素類別圖和要素實例圖；(3)分析兩級要素行為，建立活動圖和序列圖；(4)分類匯集、定義并映射操作性需求和交互性需求，形成功能需求表單；(5)編制形成無人機系統功能需求文件。相比現有技術建模工作量大為降低，能夠有效開展多部門多專業并行工作，顯著提高了復雜無人機系統功能需求分析的效率。

技術領域

本發明可能涉及系統工程、無人機等技術領域，特別涉及一種基于模型的裝備系統功能需求分析方法。

背景技術

無人機系統是由飛機、載荷、指控系統等組成的航空裝備，在裝備使用人員的操作下完成作業任務。隨著無人機系統運用領域的不斷擴大和任務能力的不斷增強，無人機系統的功能日益復雜。實現多無人機協同、有人/無人機協同、人工智能博弈等能力成為無人機系統研發的新目標。由此，越來越多的內外要素、邏輯關系、系統行為必須在無人機系統總體設計初期就加以考慮，通過充分的功能需求分析，定義形成清晰、完備的無人機系統功能需求，從而為無人機系統架構設計和分系統研發提供輸入。

新興的基于模型的系統工程利用標準建模語言開展設計活動，為無人機系統功能需求分析提供了新的工作范式。主流標準系統建模語言SysML通過結構圖、行為圖的方式，能夠對無人機系統相關的內外要素、邏輯關系、系統行為進行模型化表達，建立起功能需求和系統行為的追溯關系。在此基礎上，需要一套功能需求分析方法，明確無人機系統功能需求分析的步驟、對象、內容和結果形式，從而指導基于模型的系統功能需求分析實際開展。

然而，適用于復雜無人機系統工程研發的基于模型的功能需求分析方法并不成熟，現有的一些方法在無人機系統總體設計的工程實踐中存在不足。例如采用美國IBM公司的Harmony方法或法國達索公司的MagicGrid方法進行復雜無人機系統的功能需求分析，建模環節多，工作流程長，人力資源投入大，多專業并行工作難，不能滿足無人機系統總體設計的快速精益研發要求。因此，需要一套建模工作量適度、分析設計流程清晰、能夠實現多專業并行工作的功能需求分析方法，從而提高復雜無人機系統總體設計的功能需求分析效率。

發明內容

本發明的目的:提出一種適用于復雜裝備總體設計的基于模型的功能需求分析方法，通過設計生命周期片段場景，定義兩級要素類別和要素實例，分析各片段場景兩級行為，建立遂級分解的活動圖、序列圖，分類匯集、定義并映射功能需求，形成功能需求表單、需求-行為映射矩陣，編制裝備功能需求文件，從而為裝備架構設計和分系統研發提供輸入。

本發明的技術方案:一種基于模型的裝備系統功能需求分析方法，所述的方法包括如下步驟：

步驟(1)，將裝備全生命周期按階段劃分，對每一個階段分析設計相應的一系列片段場景；并明確每一個片段場景待分析的內部要素和外部要素。

步驟(2)，根據裝備全生命周期的全部片段場景，對內外部要素進行分類，定義一級要素類別、二級要素類別；進而針對每一個片段場景，剪裁形成該片段場景涉及的內外部要素類別，確定所對應的一級要素實例、二級要素實例；

步驟(3)，對每一個片段場景做要素實例的行為分析：首先以片段場景中的一級要素實例為分析對象，設計一級活動和流程，建立一級活動圖；其次圍繞一級要素實例，將每一個一級活動分解分配為一級要素實例的行為，建立一級序列圖；然后依據一級序列圖設計二級活動和流程，建立二級活動圖；最后圍繞二級要素實例，將每一個二級活動分解分配為二級要素實例的行為，建立二級序列圖；

步驟(4)，對每一個片段場景進行功能需求定義：首先按二級要素類別對二級序列圖中的操作和消息進行匯集，將每一個操作定義為一個功能性需求，將每一個消息定義為一個交互性需求；然后對操作性需求和交互性需求進行歸并，得到功能需求條目，形成功能需求表單；最后建立功能需求條目與操作、消息之間的映射關系，建立需求-行為映射矩陣。