CN113050451A - 一种飞行控制系统的建模方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞行控制系统的建模方法，包括：根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立飞行控制系统对应的用例集合；涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行；对用例集合中的各用例进行分析，建立飞行控制系统的模型的框架；根据用例集合中各用例的层级关系，在飞行控制系统的模型的框架中建立用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图；根据飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取飞行控制系统的模型。本发明通过对飞航武器的飞行控制系统建模，得到了运行轨迹仿真，提高了飞行控制系统建模效率。
Description
技术领域
本发明属于飞行控制领域，尤其涉及一种飞行控制系统的建模方法及装置。
背景技术
飞行控制系统作为飞航武器的重要组成部分，其研发一直是一项高度复杂的系统工程，包括系统、分系统和各部件等多个层次的设计研究，涉及到动力学建模与分析、制导控制算法研究、、制导部件的设计等，需要根据各系统、各学科之间的相互联系、相互制约的关系，进行大量的设计迭代。
飞航武器的飞行控制系统的特点是所有功能都围绕对系统状态的计算和迭代进行展开。目前的系统设计方法中，Harmony-SE(Harmony for Systems Engineering，一种建模方法)包含需求分析、系统功能分析、设计综合三个阶段，Harmony-SE方法的主要思想是基于用例进行系统功能和系统架构的设计，但是用例之间的划分通常具有相对独立性，所以在利用Harmony-SE方法对具有这种特点的系统进行建模的过程中，存在分析用例上下文等冗余步骤，效率较低。因此如何简化系统模型架构，实现飞航武器从发射阶段到到达目标点的三维路径的仿真，从而提高飞行控制系统建模效率是一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种飞行控制系统的建模方法及装置，通过优化基于功能流的架构分析与设计方法，简化了系统模型架构，提高了飞行控制系统建模效率。
为了实现上述目的，本发明实施例提供技术方案如下：
第一方面，本发明的实施例提供一种飞行控制系统的建模方法，包括：
根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合；所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行；
对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架；
根据所述用例集合中各用例的层级关系，在所述飞行控制系统的模型的框架中建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图；
根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合，包括：
根据所述飞行控制系统对应的系统级需求，生成所述系统级需求对应的系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的第一子系统级需求和所述飞行控制部件对应的第二子系统级需求，生成所述第一子系统级需求对应的第一子系统级用例和所述第二子系统级需求对应的第二子系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的至少一个第一域级需求和所述飞行控制部件对应的至少一个第二域级需求，生成所述至少一个第一域级需求对应的第一域级用例和所述至少一个第二域级需求对应的第二域级用例；
将所述系统级用例、所述第一级子系统级用例、所述第二级子系统级用例以及所述第一域级用例、所述第二域级用例，组合为所述飞行控制系统对应的用例集合。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述对所述用例集合中各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架，包括：
对所述用例集合中的各用例进行分析，获取所述用例集合中的各用例的层级关系；
根据所述用例集合中各用例的层级关系，建立各层级用例对应的模型设计包，所述模型设计包的层级关系与所述各用例的层级关系相同；
在各层级用例对应的模型框架设计包中建立各层级用例对应的功能模型类，以建立所述飞行控制系统的模型的框架。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述根据所述用例集合中各用例的层级关系在所述飞行控制系统的模型的框架中，建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，包括：
在系统级用例对应的功能模型类中建立系统级用例对应的系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第一子系统级用例对应的功能模型类中建立第一子系统级用例对应的第一子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第二子系统级用例对应的功能模型类中建立第二子系统级用例对应的第二子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第一域级用例对应的功能模型类中建立各个第一域级用例对应的第一域级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第二域级用例对应的功能模型类中建立各个第二域级用例对应的第二域级功能模型的黑盒状态机图。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，包括：
确定所述系统状态信息的起始位置；
根据所述系统级功能模型的黑盒状态机图调用系统级相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型的黑盒状态机图调用第一子系统级和第二子系统级的相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述第一子系统级功能模型和第二子系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第一域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第一域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第二域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第二域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述至少一个第一域级功能模型，包括：发射控制模型、侧向控制模型、纵向控制模型、速度控制模型以及攻击控制模型；
其中，所述发射控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现发射控制的算法进行建模生成的模型，所述侧向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现侧向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述纵向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现纵向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述速度控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现飞行速度控制的算法进行建模生成的模型，所述攻击控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现攻击控制的算法进行建模生成的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述至少一个第二域级功能模型，包括：发动机模型、舵机模型以及惯性导航系统模型；
其中，所述发动机模型为对所述飞行控制部件中的发动机进行建模生成的模型，所述舵机模型为对所述飞行控制部件中的舵机进行建模生成的模型，所述惯性导航系统模型为对所述飞行控制部件中的惯性导航系统进行建模生成的模型。
第二方面，本发明实施例提供一种飞行控制系统的建模装置，包括：
系统需求分析单元，用于根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合；所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行；
用例分析单元，用于对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架；
系统功能分析单元，用于根据所述用例集合中各用例的层级关系，在所述飞行控制系统的模型的框架中建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图；
架构设计单元，用于根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述系统需求分析单元，用于根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的系统级建模，并生成所述系统级建模对应的系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的第一子系统级需求和所述飞行控制部件对应的第二子系统级需求，生成所述第一子系统级需求对应的第一子系统级用例和所述第二子系统级需求对应的第二子系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的至少一个第一域级需求和所述飞行控制部件对应的至少一个第二域级需求，生成所述至少一个第一域级需求对应的第一域级用例和所述至少一个第二域级需求对应的第二域级用例；
将所述系统级用例、所述第一级子系统级用例、所述第二级子系统级用例以及所述第一域级用例、所述第二域级用例，组合为所述飞行控制系统对应的用例集合。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述用例分析单元，用于对所述用例集合中各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架，包括：
对所述用例集合中的各用例进行分析，获取所述用例集合中的各用例的层级关系；
根据所述用例集合中各用例的层级关系，建立各层级用例对应的模型设计包，所述模型设计包的层级关系与所述各用例的层级关系相同；
在各层级用例对应的模型框架设计包中建立各层级用例对应的功能模型类，以建立所述飞行控制系统的模型的框架。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述系统功能分析单元，用于根据所述用例集合中各用例的层级关系在所述飞行控制系统的模型的框架中，建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，包括：
在系统级用例对应的功能模型类中建立系统级用例对应的系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第一子系统级用例对应的功能模型类中建立第一子系统级用例对应的第一子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第二子系统级用例对应的功能模型类中建立第二子系统级用例对应的第二子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第一域级用例对应的功能模型类中建立各个第一域级用例对应的第一域级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第二域级用例对应的功能模型类中建立各个第二域级用例对应的第二域级功能模型的黑盒状态机图。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述架构设计单元，用于根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型，包括：
确定所述系统状态信息的起始位置；
根据所述系统级功能模型的黑盒状态机图调用系统级相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型的黑盒状态机图调用第一子系统级和第二子系统级的相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述第一子系统级功能模型和第二子系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第一域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第一域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第二域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第二域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述用例分析单元，所述至少一个第一域级功能模型，包括：发射控制模型、侧向控制模型、纵向控制模型、速度控制模型以及攻击控制模型；
其中，所述发射控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现发射控制的算法进行建模生成的模型，所述侧向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现侧向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述纵向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现纵向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述速度控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现飞行速度控制的算法进行建模生成的模型，所述攻击控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现攻击控制的算法进行建模生成的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述用例分析单元，所述至少一个第二域级功能模型，包括：发动机模型、舵机模型以及惯性导航系统模型；
其中，所述发动机模型为对所述飞行控制部件中的发动机进行建模生成的模型，所述舵机模型为对所述飞行控制部件中的舵机进行建模生成的模型，所述惯性导航系统模型为对所述飞行控制部件中的惯性导航系统进行建模生成的模型。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序；处理器用于在调用计算机程序时执行第一方面或第一方面任一种可选的实施方式所述的飞行控制系统的建模方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面或第一方面任一种可选的实施方式所述的飞行控制系统的建模方法。
本发明实施例提供的飞行控制系统的建模方法，首先根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合，所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行，然后对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，再根据所述用例集合中各用例的层级关系和所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，建立所述飞行控制系统的模型的框架，最后根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。由于本发明实施例提供的建模方法针对飞行控制系统的特点，优化了Harmony-SE方法中基于功能流的架构分析与设计方法，简化了系统模型架构，提出了基于信息流的架构设计方法，提高了飞行控制系统建模效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的飞行控制系统的建模方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的建立的系统级用例图的示意图；
图3为本发明实施例提供的建立的子系统级用例图的示意图；
图4为本发明实施例提供的建立第一域级系统用例图的示意图；
图5为本发明实施例提供的建立第二域级系统用例图的示意图；
图6为本发明实施例提供的建立的系统级功能模型结构示意图；
图7为本发明实施例提供的侧向控制模型的黑盒状态机图；
图8为本发明实施例提供的白盒化系统级功能模型状态机图的示意图；
图9为本发明实施例提供的白盒化控制模块状态机图的示意图；
图10为本发明实施例提供的飞行高度曲线图；
图11为本发明实施例提供的飞行控制系统的建模装置的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别同步的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一操作和第二操作是用于区别不同的操作，而不是用于描述操作的特定顺序。
在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。
本发明实施例提供的飞行控制系统的建模方法的执行主体可以为飞行控制系统的建模装置。该飞行控制系统的建模装置可以为机载电脑、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、等终端设备，或者该终端设备还可以为其他类型的终端设备，本发明实施例对终端设备的类型不作限定。
本发明实施例的总体发明构思为：利用Harmony-SE方法，在需求分析阶段，通过对系统的用例划分，建立基本的系统模型骨架；在系统功能分析阶段，通过用例的逐个分析，建立每一个用例的功能流，得到每一个用例的黑盒状态机图。在设计综合阶段，逐个突破解决各个用例，将黑盒状态机图白盒化，进而实现基于用例完成的系统工程的设计工作。
本实施例为基于飞航武器的飞行控制系统。此控制系统用于模拟飞航武器飞行过程，并仿真出飞航武器的飞行轨迹。飞行控制系统具有如下特点：
(1)所有的功能，都是为了计算、迭代和维护飞航武器的系统状态的，而不会有复杂的其他附加功能。飞航武器的系统状态是一个变量集合，其中所包含的变量较多，不仅包括飞航武器的姿态和位置信息，也包括飞航武器路径规划中上一目标点和下一目标点等路径信息，也包括各部件需要执行的指令变量。
(2)飞行控制系统模型的各种功能和其所包含的各部件并非一一对应。也就是说，飞行控制系统模型所包含的部件，大多不只包含一个功能，而是多种功能的集合体。例如，飞行控制系统中舵机既需要执行纵向控制的调度，也需要执行侧向控制的调度。飞行控制系统模型建模过程中划分出的用例所代表的功能，和建模过程中需要适度保留的模型部件具有矛盾，或者说具有一定的难以拆分的耦合性。
本发明实施例提供了一种飞行控制系统的建模方法，参照图1所示，该飞行控制系统的建模方法包括如下步骤S11至S14：
S11、根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合。
其中，本发明实施例中的涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合，包括：根据所述飞行控制系统对应的系统级需求，生成所述系统级需求对应的系统级用例。
具体的，本实施例中提供一种飞行控制系统的建模方法。根据上述步骤所述模型结构设计，某一层级模型的架构设计存放在用其名称命名的架构设计包内，而该用例如果可以进一步进行拆分，就建立下一层级模型的架构设计包。
在系统在系统功能分析阶段，针对是否需要建立下一层级模型，本实施例依据模型的功能数量也即模型的复杂度作为指标。模型的复杂度难以进行计算，其通常与工程的实际需要相挂钩。即工程需要在某处进行何种颗粒度的功能拆分，往往决定于工程的需求，这通常依据工程自身要求以及工程师们的最终定夺。一般来说，当模型的功能超过一个的时候，就可以对其进行下一层级的构架搭建。示例性的，建立系统级用例图如图2所示。
根据所述飞行控制算法对应的第一子系统级需求和所述飞行控制部件对应的第二子系统级需求，生成所述第一子系统级需求对应的第一子系统级用例和所述第二子系统级需求对应的第二子系统级用例。
示例性的，对于真实的飞航武器而言，发动机、舵机、惯性导航系统这三种设备并不应当承载过多算法，飞行控制系统的算法应当由飞航武器的“中枢系统”来承载。因此，将算法和设备分别作为一个子系统进行建模。示例性的，图3为本发明实施例提供的建立的子系统级用例图的示意图。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述至少一个第一域级功能模型，包括：发射控制模型、侧向控制模型、纵向控制模型、速度控制模型以及攻击控制模型。
其中，所述发射控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现发射控制的算法进行建模生成的模型，所述侧向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现侧向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述纵向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现纵向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述速度控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现飞行速度控制的算法进行建模生成的模型，所述攻击控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现攻击控制的算法进行建模生成的模型。
具体的，从模型运行的角度看，飞航武器的运行可以分为三个阶段：(1)发射阶段，(2)飞行阶段，(3)攻击阶段。而从模型功能的角度看，飞行控制系统的算法和设备两个子系统也可以继续进行需求分析。
根据所述飞行控制算法对应的至少一个第一域级需求和所述飞行控制部件对应的至少一个第二域级需求，生成所述至少一个第一域级需求对应的第一域级用例和所述至少一个第二域级需求对应的第二域级用例。
示例性的，本实施例中图4示出的是根据五个第一域级需求生成五个第一域级需求对应的第一域级用例。其中，图4中的“包含”(include)是指“包含的关系”，指多个用例中都包含一个共有的相同的过程，为了将用例图画的更为清晰，所以需要将用例更加细分出来，这时候就用到了“包含”。
具体的，飞行控制系统在算法上，可以分为五个域级功能模型；发射控制模型，纵向控制模型，速度控制模型，攻击控制模型。飞行控制系统各阶段模型功能调用关系如下表1所示。
表1
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述至少一个第二域级功能模型，包括：发动机模型、舵机模型以及惯性导航系统模型。
其中，所述发动机模型为对所述飞行控制部件中的发动机进行建模生成的模型，所述舵机模型为对所述飞行控制部件中的舵机进行建模生成的模型，所述惯性导航系统模型为对所述飞行控制部件中的惯性导航系统进行建模生成的模型。
具体的，本实施例所建立的飞行控制系统，其主要功能是通过运行飞行控制算法，实现飞航武器从发射到最终到达预设目标点的运行轨迹的控制。通过预设数据的方式，读取预设数据并执行控制算法，控制飞航武器飞出既定轨迹。因此，由于工程需求和建模颗粒度的问题，本实施例简化了飞航武器中的物理参数，仅仅保留了对飞航武器运行轨迹造成重要影响的三个部件模型：发动机、舵机、惯性导航系统。示例性的，图5示出的是根据三个第二域级需求生成三个第二域级需求对应的第二域级用例。同样，图5中的“包含”也是同样的用法，在此不再赘述。
将所述系统级用例、所述第一级子系统级用例、所述第二级子系统级用例以及所述第一域级用例、所述第二域级用例，组合为所述飞行控制系统对应的用例集合。
S12、对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架。
具体的，通过对于模型的功能分析，以及依据用例的分析，最终可以建立出飞行控制系统的模型的框架。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述根据所述用例集合中各用例的层级关系和所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，建立所述飞行控制系统的模型的框架，包括：
对所述用例集合中的各用例进行分析，获取所述用例集合中的各用例的层级关系；根据所述用例集合中各用例的层级关系，建立各层级用例对应的模型设计包，所述模型设计包的层级关系与所述各用例的层级关系相同；在各层级用例对应的模型框架设计包中建立各层级用例对应的功能模型类，以建立所述飞行控制系统的模型的框架。
具体的，Harmony-SE方法中第三阶段——设计综合阶段几乎所有工作，都是在“系统设计理论包”包中的“架构设计包”内完成的，“系统设计理论包”包内仅包含“体系结构设计”包。除去接口存放在“接口”包，系统状态所涉及的变量定义存放在“类”包内，其余所有系统用例模型的设计工作都包含在“体系结构设计”包内。
首先，在“体系结构设计”包内，需建立系统类“系统，以及子系统级类“控制模块”(代表系统算法用例)和“设备”(代表系统设备用例)，之后根据这三个类建立系统级内部模块图“系统内部模块图”。由于两个子系统级在分析之后，仍可拆分出相应域级结构，因此需要进一步建立包“控制模块设计包”和包“设备设计包”，作为域级功能模型的架构设计包。建立的系统级功能模型结构如图6所示。
S13、根据所述用例集合中各用例的层级关系，在所述飞行控制系统的模型的框架中建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图。
示例性的，以侧向控制模型为例，建立黑盒状态机图如图7所示。在这一过程中，并没有针对用例进行上下文结构的分析，减少了冗余步骤，进而提高了飞行控制系统建模效率。即，建立黑盒状态机图时并不知道该功能流具体执行在何种环境下，只是通过系统功能分析得知，系统的某个运行阶段会执行这个功能流，因此建立黑盒状态机图，作为一个系统功能完整的标志。
S14、根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。
具体的，依据Harmony-SE方法，功能流之间具有一定独立性。为了设计一个连贯的功能流，或者说缝合各个功能流，其方法就是寻找一种可以贯穿整个系统的线索。通过飞行控制系统模型特点可以得出，信息流可以作为贯穿整个系统的线索。
本实施例提出依照系统信息流来进行模型的行为设计。信息流，即系统状态在各层级模型之间的流动。在“类”包中建立包含系统所有关键参数的结构体，为系统状态。在系统级功能模型、子系统级功能模型、域级功能模型中都包含有该结构体参数。依据信息流建模方法为：在构架设计过程中，利用数据在从高层到低层，从低层到高层，以及通过接口在同一层级之间的传递，在系统状态传递的过程中，调用系统模型关键算法，完成状态的迭代过程。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，包括：
确定所述系统状态信息的起始位置。
具体的，就是找到所有功能流的起点，即系统类“System”，初始化系统状态。
根据所述系统级功能模型的黑盒状态机图调用系统级相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化。
具体的，利用系统“黑盒状态机图”，调用系统级相关算法，建立模型向子系统级功能模型传递系统状态的方法，将信息流传递到子系统级。
根据所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型的黑盒状态机图调用第一子系统级和第二子系统级的相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述第一子系统级功能模型和第二子系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；根据所述至少一个第一域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第一域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；根据所述至少一个第二域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第二域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化。
具体的，在子系统级，依据子系统级需求和黑盒状态机图指示，调用相关算法，并将系统状态进行继续传递，传递分为以下三种：(a)子系统级功能模型到域级功能模型，(b)域级功能模型到子系统级功能模型，(c)子系统级功能模型之间。直至系统架构设计的完成，即系统功能需求的完成。
依照系统信息流来进行模型的行为设计的优势在于：通过模型的信息流设计方法，缝合了不同用例之间的功能流，省去分析上下文的工作；整合模型参数信息，使建模思路更加清晰。
其中，所述系统级模型与所述第一子系统级功能模型之间、所述系统级模型与所述第二子系统级功能模型之间、所述第一子系统级功能模型与所述至少一个第一域级功能模型之间、所述第二子系统级功能模型与所述至少一个第二域级功能模型之间的系统状态信息传递，为上层模型到下层模型的系统信息传递，使用函数调用方式；
其中，所述所述第一子系统级功能模型与所述第二子系统级功能模型之间传递的系统状态信息传递，为同一层级的模型的系统信息传递，使用接口调用方式。
示例性的，以飞行控制系统模型中飞行段为例，飞行段起始于飞行控制系统的“System”系统类模型，白盒化系统级模型状态机图，如图8所示。
模型首先进行初始化，之后调用“ControlModuleCall”将系统状态传递给子系统模型“ControlModule”，调用函数如下所示。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
//void ControlModuleCall()
//flag send
itsControlModule.SetParas(state)；
itsControlModule.notFinish()；
itsControlModule.GEN(evStartControlModule())；
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
示例性的，白盒化“控制模块”状态机图如图9所示，可以看到“控制模块”将依据系统状态不同，调用不同域级功能模型，在调用之前同样将系统状态进行传递。“控制模块”在完成域级功能模型调用之后，从域级功能模型获取迭代完成的系统状态，之后通过接口传递给设备子系统级功能模型。设备调用其域级功能模型原理与控制模块相似，不再赘述。最终，“设备”将系统状态传递给系统，“系统”进行系统状态的验证和系统运行阶段判断，完成系统飞行段一次运行循环过程。
示例性的，在构建完成飞行控制系统的模型后，在本实施例中设置模型运行数据为飞航武器装订数据，装订数据即在飞航武器发射之前，已经在飞航武器内部设置好的运行数据，通常为飞航武器的运行轨迹关键点信息。模型通过在运行过程中逐行读取这些关键点信息，进行飞行航迹的仿真，将导出数据进行插值，画出飞行高度曲线如图10所示。图10中的黑色圆点表示飞航武器的运行轨迹关键点信息，黑色实曲线代表的是对运行轨迹关键点信息插值后的仿真曲线。因此，通过对飞航武器的飞行控制系统进行建模，得到了飞航武器运行轨迹的仿真曲线。
本发明实施例提供的飞行控制系统的建模方法，首先根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合，所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行，然后对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，再根据所述用例集合中各用例的层级关系和所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，建立所述飞行控制系统的模型的框架，最后根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。由于本发明实施例提供的建模方法针对飞行控制系统的特点，优化了Harmony-SE方法中基于功能流的架构分析与设计方法，简化了系统模型架构，提出了基于信息流的架构设计方法，提高了飞行控制系统建模效率。
基于同一发明构思，作为对上述方法的实现，本发明实施例还提供了一种飞行控制系统的建模装置，该飞行控制系统的建模装置实施例与前述方法实施例对应，为便于阅读，本装置实施例不再对前述方法实施例中的细节内容进行逐一赘述，但应当明确，本实施例中的飞行控制系统的建模装置能够对应实现前述方法实施例中的全部内容。
图11为本发明实施例提供的飞行控制系统的建模装置的结构示意图，如图11所示，本实施例提供的飞行控制系统的建模装置110包括：
系统需求分析单元1101，用于根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合；所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行；
用例分析单元1102，用于对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架；
系统功能分析单元1103，用于根据所述用例集合中各用例的层级关系，在所述飞行控制系统的模型的框架中建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图；
架构设计单元1104，用于根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述系统需求分析单元1101，具体用于根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的系统级建模，并生成所述系统级建模对应的系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的第一子系统级需求和所述飞行控制部件对应的第二子系统级需求，生成所述第一子系统级需求对应的第一子系统级用例和所述第二子系统级需求对应的第二子系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的至少一个第一域级需求和所述飞行控制部件对应的至少一个第二域级需求，生成所述至少一个第一域级需求对应的第一域级用例和所述至少一个第二域级需求对应的第二域级用例；
将所述系统级用例、所述第一级子系统级用例、所述第二级子系统级用例以及所述第一域级用例、所述第二域级用例，组合为所述飞行控制系统对应的用例集合。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述用例分析单元1102，用于对所述用例集合中各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架，包括：
对所述用例集合中的各用例进行分析，获取所述用例集合中的各用例的层级关系；
根据所述用例集合中各用例的层级关系，建立各层级用例对应的模型设计包，所述模型设计包的层级关系与所述各用例的层级关系相同；
在各层级用例对应的模型框架设计包中建立各层级用例对应的功能模型类，以建立所述飞行控制系统的模型的框架。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述用例分析单元1102，所述至少一个第一域级功能模型，包括：发射控制模型、侧向控制模型、纵向控制模型、速度控制模型以及攻击控制模型；
其中，所述发射控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现发射控制的算法进行建模生成的模型，所述侧向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现侧向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述纵向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现纵向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述速度控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现飞行速度控制的算法进行建模生成的模型，所述攻击控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现攻击控制的算法进行建模生成的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述用例分析单元1102，所述至少一个第二域级功能模型，包括：发动机模型、舵机模型以及惯性导航系统模型；
其中，所述发动机模型为对所述飞行控制部件中的发动机进行建模生成的模型，所述舵机模型为对所述飞行控制部件中的舵机进行建模生成的模型，所述惯性导航系统模型为对所述飞行控制部件中的惯性导航系统进行建模生成的模型。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述系统功能分析单元1103，用于根据所述用例集合中各用例的层级关系在所述飞行控制系统的模型的框架中，建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，包括：
在系统级用例对应的功能模型类中建立系统级用例对应的系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第一子系统级用例对应的功能模型类中建立第一子系统级用例对应的第一子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第二子系统级用例对应的功能模型类中建立第二子系统级用例对应的第二子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第一域级用例对应的功能模型类中建立各个第一域级用例对应的第一域级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第二域级用例对应的功能模型类中建立各个第二域级用例对应的第二域级功能模型的黑盒状态机图。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述架构设计单元1104，具体用于根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，包括：
确定所述系统状态信息的起始位置；
根据所述系统级功能模型的黑盒状态机图调用系统级相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型的黑盒状态机图调用第一子系统级和第二子系统级的相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述第一子系统级功能模型和第二子系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第一域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第一域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第二域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第二域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化。
本实施例提供的飞行控制系统的建模装置可以执行上述方法实施例提供的飞行控制系统的建模方法，其实现原理与技术效果类似，此处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备。图12为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图12所示，本实施例提供的电子设备包括：存储器121和处理器122，存储器121用于存储计算机程序；处理器122用于在调用计算机程序时执行上述方法实施例提供的飞行控制系统的建模方法中的各步骤。
具体的，存储器121可用于存储软件程序以及各种数据。存储器121可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器121可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器122是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各部分，通过运行或执行存储在存储器121中的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器121中的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。处理器122可包括一个或多个处理单元。
本领域技术人员可以理解，上述描述出的电子设备的结构并不构成对电子设备的限定，电子设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。在本发明实施例中，电子设备包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、机载终端、可穿戴设备、以及计步器等。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例提供的飞行控制系统的建模方法。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动存储介质。存储介质可以由任何方法或技术来实现信息存储，信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。根据本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种飞行控制系统的建模方法，其特征在于，包括：
根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合；所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行；
对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架；
根据所述用例集合中各用例的层级关系，在所述飞行控制系统的模型的框架中建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图；
根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合，包括：
根据所述飞行控制系统对应的系统级需求，生成所述系统级需求对应的系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的第一子系统级需求和所述飞行控制部件对应的第二子系统级需求，生成所述第一子系统级需求对应的第一子系统级用例和所述第二子系统级需求对应的第二子系统级用例；
根据所述飞行控制算法对应的至少一个第一域级需求和所述飞行控制部件对应的至少一个第二域级需求，生成所述至少一个第一域级需求对应的第一域级用例和所述至少一个第二域级需求对应的第二域级用例；
将所述系统级用例、所述第一级子系统级用例、所述第二级子系统级用例以及所述第一域级用例、所述第二域级用例，组合为所述飞行控制系统对应的用例集合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述用例集合中各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架，包括：
对所述用例集合中的各用例进行分析，获取所述用例集合中的各用例的层级关系；
根据所述用例集合中各用例的层级关系，建立各层级用例对应的模型设计包，所述模型设计包的层级关系与所述各用例的层级关系相同；
在各层级用例对应的模型框架设计包中建立各层级用例对应的功能模型类，以建立所述飞行控制系统的模型的框架。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述用例集合中各用例的层级关系在所述飞行控制系统的模型的框架中，建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图，包括：
在系统级用例对应的功能模型类中建立系统级用例对应的系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第一子系统级用例对应的功能模型类中建立第一子系统级用例对应的第一子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在第二子系统级用例对应的功能模型类中建立第二子系统级用例对应的第二子系统级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第一域级用例对应的功能模型类中建立各个第一域级用例对应的第一域级功能模型的黑盒状态机图；
在各个第二域级用例对应的功能模型类中建立各个第二域级用例对应的第二域级功能模型的黑盒状态机图。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，包括：
确定所述系统状态信息的起始位置；
根据所述系统级功能模型的黑盒状态机图调用系统级相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型的黑盒状态机图调用第一子系统级和第二子系统级的相关算法，将所述系统状态信息传递到所述第一子系统级功能模型和所述第二子系统级功能模型，对所述第一子系统级功能模型和第二子系统级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第一域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第一域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化；
根据所述至少一个第二域级功能模型的对应算法进行设计，对所述至少一个第二域级功能模型的黑盒状态机图进行白盒化。
6.根据权利要求2-5所述的方法，其特征在于，所述至少一个第一域级功能模型，包括：发射控制模型、侧向控制模型、纵向控制模型、速度控制模型以及攻击控制模型；
其中，所述发射控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现发射控制的算法进行建模生成的模型，所述侧向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现侧向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述纵向控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现纵向飞行控制的算法进行建模生成的模型，所述速度控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现飞行速度控制的算法进行建模生成的模型，所述攻击控制模型为对所述飞行控制算法中用于实现攻击控制的算法进行建模生成的模型。
7.根据权利要求2-5所述的方法，其特征在于，所述至少一个第二域级功能模型，包括：发动机模型、舵机模型以及惯性导航系统模型；
其中，所述发动机模型为对所述飞行控制部件中的发动机进行建模生成的模型，所述舵机模型为对所述飞行控制部件中的舵机进行建模生成的模型，所述惯性导航系统模型为对所述飞行控制部件中的惯性导航系统进行建模生成的模型。
8.一种飞行控制系统的建模装置，其特征在于，包括：
系统需求分析单元，用于根据飞行控制系统的涉众需求对应的系统需求，建立所述飞行控制系统对应的用例集合；所述涉众需求为通过飞行控制算法和飞行控制部件，控制飞航武器以预设轨迹进行飞行；
用例分析单元，用于对所述用例集合中的各用例进行分析，建立所述飞行控制系统的模型的框架；
系统功能分析单元，用于根据所述用例集合中各用例的层级关系，在所述飞行控制系统的模型的框架中建立所述用例集合中各用例对应的功能模型的黑盒状态机图；
架构设计单元，用于根据所述飞行控制系统的系统状态信息在各功能模型之间的传递关系，对所述飞行控制系统的模型的框架中各功能模型的黑盒状态机图进行白盒化，获取所述飞行控制系统的模型。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序；处理器用于在调用计算机程序时执行权利要求1-7任一项飞行控制系统的建模方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项飞行控制系统的建模方法。
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