CN109583002B - 航空电子集成设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空电子集成设计方法。该方法可以包括：在基础层，配置数据软总线，并将数据软总线与多个适配器连接，适配器将读取的数据转换为指定格式的数据文件，并将指定格式的数据文件传输至数据软总线；在知识层，基于数据软总线中的指定格式的数据文件，配置作数据库和模型；在服务层，基于知识层中的数据库和/或模型，提供各种服务；在应用层，基于服务层所提供的服务，进行作战场景集成设计、任务架构集成设计、功能架构集成设计、无论架构集成设计、结构化需求生成和体系贡献率分析。本发明实施例可以针对现有航电系统需求，进行各环节进行深层次设计集成，构建各阶段设计信息传递、生成自动化模型以及积累领域知识。

Description

航空电子集成设计方法

技术领域

本发明涉及电子系统集成技术领域，尤其是涉及一种基于模型的航空电子系统架构设计研究模型信息传递、自动化模型生成、领域知识积累研究。

背景技术

针对未来作战信息化、体系化、网络化发展趋势，实现航空装备的互联互通互操作，需要借助复杂系统工程支撑在武器装备层面开展航空电子“大系统”需求分析，以基于模型的体系工程研究为基础，形成体系化需求论证分析的能力，需要从装备体系的层面来开展任务、能力分析，分析航空装备体系化需求，进而指导航空电子体系架构设计。航空作战网络中平台种类繁多、关系复杂，准确合理地对其进行建模描述，从体系的角度考虑单个节点对作战体系的贡献率，对于优化装备发展规划，推动武器装备体系结构的设计、评估有重大意义。

申请人经研究发现：航电系统基于文档方式向基于模型的设计方式的转变，在设计方法和研制模式方面，依靠复杂系统理论，需要以模型设计的角度，航电系统需求建模与仿真，“尽早综合尽早验证”，构建基于模型的复杂系统工程设计保障手段，切实提高航电系统设计水平。航电系统设计验证向一体化发展，必然要以基于模型的航电系统设计流程为基础，分析航电系统各阶段模型设计本质要素，实现不同设计阶段模型之间的设计信息传递与积累。

然而，现有基于模型的航空电子系统设计方法已完成基于体系论证框架的航空电子系统任务-功能-物理架构设计方法，解决了任务场景和任务架构、功能架构模型的协同仿真验证技术，但在航空电子集成设计通用化、基于领域知识辅助的建模方面仍有以下不足：

1)虽形成了基于模型的航空电子系统任务-功能-物理架构设计方法，但仍未真正实现各设计阶段设计信息通用化传递；

2)现有航电系统需求分析中基于模型的设计流程设计信息与建模工具紧密耦合，未真正实现以数据为中心的架构开发、领域知识积累；

3)现有航电系统任务-功能-物理架构设计中，各阶段虽形成了相应的建模设计流程，但在基于知识辅助的模型设计生成方面不足；

4)未形成通用化的航空领域知识模型，以支撑航电系统设计过程中设计信息的积累及模型复用；

5)现有的装备贡献率研究方法往往注重单个装备能力高低，忽略了在完成体系作战任务过程中装备间的配合依赖。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术中的至少一种技术问题，本发明提供了一种航空电子集成设计方法。该方法可以包括：

在基础层，配置数据软总线，并将数据软总线与多个适配器连接，适配器将读取的数据转换为指定格式的数据文件，并将指定格式的数据文件传输至数据软总线；

在知识层，基于数据软总线中的指定格式的数据文件，配置作战想定库、装备节点库、任务架构模型、功能架构模型、AADL模型库、仿真模型中的一种或者多种；

在服务层，基于知识层中的数据库和/或模型，提供如下服务中的以中国或者多种：需求跟踪管理服务、数据模板定义服务、模型信息服务、数据交换服务、历史数据服务、系统管理服务；

在应用层，基于服务层所提供的服务，进行如下设计中的一种或者多种：作战场景集成设计、任务架构集成设计、功能架构集成设计、无论架构集成设计、结构化需求生成和体系贡献率分析。

本发明实施例可以针对现有航电系统需求分析各环节进行深层次设计集成，构建基于模型的航空电子系统集成设计流程，关注航电系统需求分析场景建模、任务架构、功能架构、物理架构各阶段设计信息传递、自动化模型生成、领域知识积累，同时对某一作战节点任务执行对整个编队任务完成效率分析，支撑航电系统架构研究、基于模型的体系化论证等不同应用需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的航空电子集成设计系统的示意图；

图2是本发明一实施例的工作部署的示意图；

图3是本发明一实施例的航空电子集成设计方法的示意图；

图4是本发明一实施例的作战场景集成设计模块的设计示意图；

图5是本发明一实施例的任务架构集成设计模块的设计示意图；

图6是本发明一实施例的能力功能架构集成设计模块的设计示意图；

图7是本发明一实施例的物理架构集成设计模块的设计示意图；

图8是本发明一实施例的结构化需求生成模块的设计示意图；

图9是本发明一实施例的体系贡献率分析模块的设计示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明一实施例的航空电子集成设计系统示意图。

如图1所示，该系统可以包括：基础层、知识层、服务层和应用层。该系统可以实现航电系统集成设计功能、体系贡献率分析功能。航电系统集成设计功能以现有航电系统需求与架构建模分析流程为依据，以任务场景为输入，对场景信息、任务场景模型信息、任务架构模型信息、功能架构模型信息、物理架构模型信息进行规范化传递、组织，实现航电系统需求分析过程中设计信息的积累与复用。体系贡献率分析功能，建立基于体系网络化模型的体系贡献率分析环境，实现体系网络化建模、任务-能力映射分析，确定体系贡献率分析指标体系各指标值，进行体系贡献率分析。

本发明实施例以现有航电系统需求建模仿真流程为依据，以作战场景为输入，对场景信息、作战场景模型信息、任务架构模型信息、功能架构模型信息、物理架构模型信息进行XML格式传递，实现航电系统需求与架构分析过程中设计信息的积累与复用，且可以基于任务能力关系对装备贡献率进行评估。

基于图1所示的系统，航空电子集成设计方法可以包括：

S101，在基础层，配置数据软总线，并将数据软总线与多个适配器连接，适配器将读取的数据转换为指定格式的数据文件，并将指定格式的数据文件传输至数据软总线；

S102，在知识层，基于数据软总线中的指定格式的数据文件，配置作战想定库、装备节点库、任务架构模型、功能架构模型、AADL(一种设计语言)模型库、仿真模型中的一种或者多种；

S103，在服务层，基于知识层中的数据库和/或模型，提供如下服务中的以中国或者多种：需求跟踪管理服务、数据模板定义服务、模型信息服务、数据交换服务、历史数据服务、系统管理服务；

S104，在应用层，基于服务层所提供的服务，进行如下设计中的一种或者多种：作战场景集成设计、任务架构集成设计、功能架构集成设计、无论架构集成设计、结构化需求生成和体系贡献率分析。

图1所示系统是采用面向服务的思想进行设计，以数据为中心，建立服务化的航空电子系统基础设计的系统，其具有以下特点：

1)工具集成。建立“体系场景-任务架构-功能架构-物理架构-体系贡献率分析-结构化需求生成”的完整、规范的体系架构设计流程，支撑设计模型连续交付、设计信息持续积累、设计知识便捷复用的集成设计环境建立。

2)知识复用。建立规范化的体系场景、任务架构、功能架构、物理架构模型信息的存储、生成和交换机制，引入先进知识管理技术，协助设计人员开发、存储、提炼和获取、分享、利用及创新体系架构知识。

3)使用便捷。在不改变现有设计工具使用的情况下，为用户现有的架构设计工具提供图形化、拖拽式的设计信息辅助功能，方便用户快速获取、分享、利用已有体系架构数据，提升用户体系架构设计效率。

4)扩展灵活。尽可能兼容用户设计工具的升级要求，为设计流程和设计工具扩展预留空间，采用面向服务的设计思想，保证积累的模型数据在未来升级过程中可持续迁移利用。

图2是本发明一实施例的工作部署的示意图。

如图2所示，多个客户机(如客户机1和客户机2)都可以安装有UPDM工具和STK工具。通过航电系统集成设计工具，可以对UPDM工具和STK工具抽取设计信息，快速配置提示，从而对UPDM工具和STK工具的相关数据自动转换和生成。之后，根据历史模板述、航电系统集成设计工具，进行模板数据调用、修改等操作，生成数据库系统。数据库系统可以设置在图1所示的知识层。

图3是本发明一实施例的航空电子集成设计方法的示意图。

如图3所示，模型和架构之间的信息可以相互交互、流转和继承，以实现知识复用的目标。例如，作战场景的XML数据，可以输入场景建模。场景建模的数据可以输入任务架构。任务架构的数据可以输入能力架构。场景建模的数据、能力架构的数据和功能架构的数据可以用于体系贡献率分析等。

本发明针可以对现有航电系统需求分析各环节进行深层次设计集成，构建基于模型的航空电子系统集成设计流程，关注航电系统需求分析场景建模、任务架构、功能架构、物理架构各阶段设计信息传递、自动化模型生成、领域知识积累，同时对某一作战节点任务执行对整个编队任务完成效率分析，支撑航电系统架构研究、基于模型的体系化论证等不同应用需要。

图4是本发明一实施例的作战场景集成设计模块的设计示意图。

参见图4，作战场景集成设计模块可以通过作战场景辅助设计组件，将规范化的作战场景模板自动生成作战场景信息，在数据库的支持下完成作战场景模型，同时生成结构化的场景信息存入数据系统中，实现“场景信息模板-场景模型-结构化场景信息”的映射与转换。

其中，作战场景设计模板模块：从规范化的场景想定文档等完成作战场景数据输入；场景XML数据交换模块：完成与数据库之间交换结构化的场景XML数据；场景模型自动生成模块：根据作战场景信息生成建模软件支持的场景文件，并提供模型自动生成指令封装；场景模型解析模块：实现作战场景模型到场景模型数据库的解析存储。

图5是本发明一实施例的任务架构集成设计模块的设计示意图。

参见图5，任务架构集成设计模块可以根据结构化体系场景数据及任务架构数据采集模板，自动生成任务架构信息，在插件支持下完成任务架构模型生成，同时将任务架构结构化信息存入数据系统。

其中，任务架构设计模板模块：从规范化的场景想定文档等完成任务架构建模所需数据采集，包括作战节点、关键任务选择、作战活动等；任务架构XML数据交换模块：完成与任务架构建模数据库之间交换结构化的XML数据；任务架构模型自动生成模块：根据任务架构设计信息生成建模软件支持的架构描述文件，并提供模型自动生成指令封装；模型解析模块：任务架构模型到任务架构模型数据库的解析存储。

图6是本发明一实施例的能力功能架构集成设计模块的设计示意图。

参见图6，能力功能架构集成设计模块可以根据能力功能架构集成设计包括黑盒功能架构(能力架构)和白盒功能架构(功能架构)，在同一架构建模工具中设计完成，其中白盒功能架构是对黑盒功能架构的深层次划分。根据任务架构建模信息，依据航电系统的功能区域划分，对任务架构作战节点各作战活动进行功能映射，自动生成功能架构模型，在插件支持下完成功能架构建模，生成功能架构结构化数据存入数据系统。

其中，任务-功能映射模块：根据任务架构模型信息，结合在航电功能专业划分，完成作战活动执行所需功能支持映射；功能数据XML交换模块：完成与功能架构建模数据库之间交换结构化的XML数据；功能架构模型自动生成模块：根据功能架构设计信息生成建模软件支持的架构描述文件，并提供模型自动生成指令封装；模型解析模块：功能架构模型到功能架构模型数据库的解析存储。

图7是本发明一实施例的物理架构集成设计模块的设计示意图。

参见图7，物理架构集成设计模块可以根据结构化功能架构数据，在物理架构数据信息支持下，自动生成物理架构模型信息，在插件支持下完成物理架构建模，生成物理架构结构化数据存入数据系统。

其中，功能-构建映射模块：根据功能架构模型信息，结合平台节点构建划分，完成系统功能到支持功能实现的构件类型映射；物理数据XML交换模块：完成与物理架构建模数据库之间交换结构化的XML数据；物理架构模型自动生成模块：根据物理架构设计信息生成建模软件支持的架构描述文件，并提供模型自动生成指令封装；模型解析模块：物理架构模型到功能架构模型数据库的解析存储。

图8是本发明一实施例的结构化需求生成模块的设计示意图。

参见图8，结构化需求生成模块可以提供一种自动为主辅以手动选择的任务功能需求生成机制，针对作战活动、功能活动，考虑其相关事件、条件、输入、输出因素，形成统一的任务需求、功能需求规范化生成。

图9是本发明一实施例的体系贡献率分析模块的设计示意图。

参见图9，体系贡献率分析模块可以根据任务架构、功能架构设计信息，完成作战体系建模、任务-能力映射和体系贡献率分析模块，完成同一作战构型不同任务配置模型及不同构型新增装备的体系贡献率分析，输出体系贡献率分析结果。

其中，模型解析：根据作战场景、任务架构、功能架构建模信息，提取装备节点、任务活动及时序、系统功能等信息，对作战体系进行网络化建模；任务-能力映射：对体系作战能力对体系作战任务的定量支撑程度的描述，建立体系下的“任务—能力”映射规则即为结合体系作战模型，确定体系作战任务，实现对“任务-能力”映射的描述。体系贡献率计算：建立任务层、能力层、功能层和参数层评估指标体系，完成同一作战构型不同任务配置模型及不同构型新增装备的体系贡献率计算。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种航空电子集成设计方法，其特征在于，包括：

在基础层，配置数据软总线，并将所述数据软总线与多个适配器连接，所述适配器将读取的数据转换为指定格式的数据文件，并将所述指定格式的数据文件传输至所述数据软总线；

在知识层，基于所述数据软总线中的所述指定格式的数据文件，配置作战想定库、装备节点库、任务架构模型、功能架构模型、AADL模型库、仿真模型中的一种或者多种；

在服务层，基于所述知识层中的数据库和/或模型，提供如下服务中的以中国或者多种：需求跟踪管理服务、数据模板定义服务、模型信息服务、数据交换服务、历史数据服务、系统管理服务；

在应用层，基于所述服务层所提供的服务，进行如下设计中的一种或者多种：作战场景集成设计、任务架构集成设计、功能架构集成设计、无论架构集成设计、结构化需求生成和体系贡献率分析。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述应用层，利用作战场景设计模板模块，根据规范化的场景想定文档完成作战场景数据输入；

在所述服务层，利用场景数据交换模块，完成数据库之间的结构化的场景数据的交换；

在所述知识层，利用场景模型自动生成模块，根据作战场景信息生成建模软件支持的场景文件，并封装模型自动生成的指令；并利用场景模型解析模块，实现作战场景模型到场景模型数据库的解析存储。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

利用任务功能映射模块，根据任务架构模型信息，结合在航电功能专业划分，完成作战活动执行所需功能支持映射；

利用功能数据交换模块，完成与功能架构建模数据库之间交换结构化的数据；

利用法功能架构模型自动生成模块，根据功能架构设计信息生成建模软件支持的架构描述文件，并提供模型自动生成指令封装；

利用法模型解析模块，完成功能架构模型到功能架构模型数据库的解析存储。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据作战场景、任务架构、功能架构建模信息，提取装备节点、任务活动及时序、系统功能信息，对作战体系进行网络化建模；

对体系作战能力对体系作战任务的定量支撑程度的描述，建立体系下的映射规则，确定体系作战任务；

建立任务层、能力层、功能层和参数层评估指标体系，并计算同一作战构型、不同任务配置模型及不同新增装备构型的体系贡献率。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述指定格式的数据文件为：

XML格式的数据文件。

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