CN114021218A - 面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法 - Google Patents
面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114021218A CN114021218A CN202111181058.7A CN202111181058A CN114021218A CN 114021218 A CN114021218 A CN 114021218A CN 202111181058 A CN202111181058 A CN 202111181058A CN 114021218 A CN114021218 A CN 114021218A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- action
- behavior
- interface
- model
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 26
- 101000857680 Xenopus laevis Runt-related transcription factor 1 Proteins 0.000 claims abstract description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 180
- 230000006399 behavior Effects 0.000 claims description 167
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims description 89
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 44
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 41
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 33
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 9
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 206010000117 Abnormal behaviour Diseases 0.000 description 17
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 241000288283 Allata Species 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/12—Geometric CAD characterised by design entry means specially adapted for CAD, e.g. graphical user interfaces [GUI] specially adapted for CAD
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Architecture (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，包括由系统需求团队开展的基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求分析与确认，以及由人机接口设计团队开展的基于XAML语言的航电系统人机交互需求分析与确认，并基于模型生成经过确认的清晰一致的航电系统功能需求、接口需求和人机交互需求，从而提升设计效率，降低后期的设计更改。
Description
技术领域
本发明属于民机航电系统设计领域，涉及一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法。
背景技术
民机航电系统是飞机上所有电子系统的总和，包括通信系统、导航系统、显示系统、飞行管理系统、监视系统等,为机组人员提供通信、导航、监视等服务，支持驾驶员安全有效地驾驶飞机飞往目的地。航电系统包括多个子系统，并与其他众多系统(如飞行控制系统、机电系统等)进行交互，功能复杂且安全性可靠性要求高,民机航电系统设计是一门涉及多学科领域的复杂系统设计技术。
传统的民机航电系统设计是基于文档的系统工程，设计过程中的产出记录在需求规范、需求跟踪矩阵、接口控制文档、系统架构规范、系统设计说明书、测试用例说明书等文档中。基于文档的方法需要付出高昂的成本来维护这些彼此分离的文档，否则这些文档很可能在后期更改中出现彼此不一致的情况，导致产品缺陷。此外，基于文档的方法因为基于自然语言对设计进行描述，由于自然语言的二义性，也会导致不同团队对于设计理解的不一致性。
因此，国际工程协会提出了基于模型的系统工程方法(Model-based SystemEngineering，MBSE)，通过形式化的建模语言描述系统的结构、行为、参数，以模型驱动的形式结合现代设计方法进行系统综合设计，其贯穿整个设计周期。MBSE的产出是使用专门的系统建模工具创建的清晰一致的系统模型，以及使用建模工具从系统模型自动生成的其他产出物(如模型说明文档，需求规范文档等)。目前国外已经提出了Harmony-SE、INCOSEOOSEM等多种MBSE方法，并已应用到飞机设计、航天器设计、汽车设计等领域。
民机航电系统的MBSE方法就是将民机航电系统的行为、交互、架构、分配等信息用模型的方式进行表达，可以保证设计之间的一致性，并降低表达的二义性，同时可以在设计前期对模型进行仿真确认，降低后期设计更改的可能性，从而降低设计成本。
我国民用大型客机项目C919已经首飞，下一代民用大型客机项目CR929已正式立项，研制具有自主知识产权的民机航电系统设计技术是提升我国民机设计能力的重要任务，MBSE正是民机航电系统设计的关键技术之一。本发明所涉及的建模方法，就是将MBSE应用于航电系统需求分析与确认中，产出经过确认的清晰一致的航电系统功能需求、接口需求和人机交互需求，从而提升设计效率，降低后期的设计更改。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，使航电系统设计人员能够通过基于模型的方式对航电系统的功能、接口和人机交互进行分析与确认，并基于模型生成经过确认的清晰一致的航电系统功能需求、接口需求和人机交互需求，从而提升设计效率，降低后期的设计更改。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，包括由系统需求团队开展的基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认，以及由人机接口设计团队开展的基于XAML语言的航电系统人机交互需求生成与确认；
在基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认流程中，首先系统需求团队为系统操作场景创建相应的活动图；创建完毕后执行活动图，根据执行结果确认活动图的完整性和正确性，若确认不通过，则对活动图进行迭代更新并重新执行确认；若确认通过，则为活动图创建与界面模型的数据通信接口；通信接口构建完毕后，执行活动图并运行界面模型，系统需求团队和人机接口设计团队共同对活动图和人机交互界面模型之间的交互进行确认，若确认不通过，系统需求团队对活动图进行迭代更新并重新进行确认；若确认通过，系统需求团队生成航电系统功能需求和接口需求。
在基于XAML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认流程中，首先人机接口设计团队搭建人机交互界面模型，并运行界面模型对界面设计进行确认，若确认不通过，则对界面模型进行迭代更新并重新开展确认；若确认通过，则将界面模型交由系统需求团队构建活动图与界面模型的数据通信接口，人机接口设计团队和系统需求团队共同对人机交互界面模型和活动图之间的交互进行确认，若确认不通过，人机接口设计团队对界面模型进行迭代更新并重新进行确认；若确认通过，人机接口设计团队生成航电系统人机交互需求。
本发明的有益效果在于：
解决了传统基于文档的设计方法中，无法在航电系统研发前期对设计进行仿真确认，不同团队的文档设计产出很难相互保持一致，且文字二义性较强的问题。
也解决了国内外提出的多种通用MBSE方法，无法针对航电系统行为进行准确描述，无法保证对航电系统行为描述角度和模型元素颗粒度的统一，无法基于模型产生航电系统需求的问题。
本发明使航电系统设计人员能够通过基于模型的方式对航电系统的功能、接口和人机交互进行分析与确认，并基于模型生成经过确认的清晰一致的航电系统功能需求、接口需求和人机交互需求，所产生的需求应导入需求管理工具中进行受控，与上下层级的需求进行追溯，并作为设计过程证据接受局方的适航审查。
综上所述，本发明运用MBSE的方法提升了航电系统设计效率，在系统研发前期就可以对设计进行仿真确认，有效降低了研发后期，尤其是软硬件腌制完毕后的设计更改，从而降低了航电系统研发成本。
附图说明
图1是面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模流程；
图2是本发明提出的航电系统活动图建模方法；
图3是本发明提出的航电系统活动图与航电系统人机交互界面模型接口的构建方法。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例所示的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，如图1所示，流程包括由系统需求团队开展的基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认，以及由人机接口设计团队开展的基于XAML语言的航电系统人机交互需求生成与确认。
在基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认流程中，首先系统需求团队为系统操作场景创建相应的活动图。创建完毕后执行活动图，根据执行结果确认活动图的完整性和正确性，若确认不通过，则对活动图进行迭代更新并重新执行确认；若确认通过，则为活动图创建与界面模型的数据通信接口。通信接口构建完毕后，执行活动图并运行界面模型，系统需求团队和人机接口设计团队共同对系统模型(即活动图)和人机交互界面模型之间的交互进行确认，若确认不通过，系统需求团队对活动图进行迭代更新并重新进行确认；若确认通过，系统需求团队生成航电系统功能需求和接口需求。
在基于XAML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认流程中，首先人机接口设计团队搭建人机交互界面模型，并运行界面模型对界面设计进行确认，若确认不通过，则对界面模型进行迭代更新并重新开展确认；若确认通过，则将界面模型交由系统需求团队，构建活动图与界面模型的数据通信接口，人机接口设计团队和系统需求团队共同对人机交互界面模型和系统模型(即活动图)之间的交互进行确认，若确认不通过，人机接口设计团队对界面模型进行迭代更新并重新进行确认；若确认通过，人机接口设计团队生成航电系统人机交互需求。
本发明使航电系统设计人员能够通过基于模型的方式对航电系统的功能、接口和人机交互进行分析与确认，并基于模型生成经过确认的清晰一致的航电系统功能需求、接口需求和人机交互需求，所产生的需求应导入需求管理工具中进行受控，与上下层级的需求进行追溯，并作为设计过程证据接受局方的适航审查。
作为举例说明，本实施例中，系统需求团队利用航电系统活动图建模方法为系统操作场景创建相应的活动图。在开展航电系统活动图建模时，若想增加航电系统行为模型元素，首先选择要增加的航电系统行为的分类，分类包括：
①机组控制操作驱动的行为；
②飞机外部事件驱动的行为；
③向飞机外部发送信号的行为；
④跨航电分系统提供数据的行为；
⑤跨航电分系统接收数据的行为；
⑥判断行为；
⑦显示行为；
⑧告警行为；
⑨计算行为；
⑩其他行为。
根据以下模型元素创建规则为不同类别的行为创建所对应的SYSML模型元素并命名，可以由建模人员手动创建，也可以由工具自动生成：
①机组控制操作驱动的行为：
对应的模型元素为一个Action，该Action类型为AcceptEvent；
该Action命名模板为Provide XX entry/selection/control。
②飞机外部事件驱动的行为：
对应的模型元素为一个Action，该Action类型为AcceptEvent；
若是数据链或语音上行通信所驱动的行为，该Action命名模板为Receive XXdatalink/voice communication；若是环境变化或应答机接收询问所驱动的行为，该Action命名为Detect XX signal。
③向飞机外部发送信号的行为：
对应的模型元素为一个Action，该Action类型为SendSignal；
若是数据链下行通信或应答机应答的行为，该Action命名模板为Send XX data；若是ADS-B out广播信号的行为，该Action命名模板为Broadcast XX data。
④跨航电分系统提供数据的行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action通用命名模板为Provide XX data；若是发送/转发的行为，该Action命名模板为Send XX data；若是更新数据的行为，该Action命名模板为Update XX to XX。
⑤跨航电分系统接收数据的行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action通用命名模板为Acquire XX data。
⑥判断行为：
对应的模型元素为一个Action和该Action之后的Decision Node，Action通过ControlFlow连接到Decision，Decision输出2条及以上分支路径，每个分支路径要设置相应的Guard条件；
该Action的通用命名模板为Determine XX(XX为判断行为的输出结果)；若是异常状态的监控判断行为，该Action可命名为Monitor XX。
⑦显示行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action命名模板为Provide XX display。
⑧告警行为：
对应的模型元素为一个Action；
若是告警消息/告警旗显示行为，该Action命名模板为Provide XX alertingmessage/flag display；若是声音告警行为，该Action命名模板为Provide XX auralalert；若是灯光告警行为，该Action命名模板为Provide XX light alert。
⑨计算行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action命名模板为Provide XX calculation。
⑩其他行为：
对应的模型元素为一个Action。
创建完行为的模型元素后，将模型元素放入执行该行为的航电分系统Partition中。
接着为模型元素创建Object Flow和ControlFlow。ObjectFlow代表通过ActionPin进行的数据传递，ObjectFlow两端为ActionPin，ActionPin代表该Action执行的输入数据和输出数据。ControlFlow代表控制Action执行的启动命令，表达Action执行的顺序。根据行为的起始点、终点和执行顺序，使用Initial Node、Activity Final Node、FlowFinal Node、Decision Node、Merge Node、Fork Node和Join Node做为节点表达完整的活动图执行路径，具体详见SYSML语义。
ObjectFlow和ControlFlow的创建需遵循以下规则，以保证活动图符合航电系统的行为，从而保证模型的正确性。规则的检查可以由建模人员手动执行，也可以由工具自动执行：
适用于所有行为分类的ObjectFlow和ControlFlow创建规则：
①输入端ActionPin为pi开头，后面名称和对应的输出端保持一致；
②输出端ActionPin为po开头，后面名称和对应的输入端保持一致；
③除非规则中特别说明，否则每个行为都不应拥有超过1个输入ControlFlow或超过1个输出ControlFlow；
适用于相应行为分类的ObjectFlow和ControlFlow创建规则：
①机组控制操作驱动的行为：
该行为对应的Action有0或1个输出ActionPin；该行为对应的Action不应拥有输入ControlFlow。
②飞机外部事件驱动的行为：
该行为对应的Action有0或1个输出ActionPin；该行为对应的Action不应拥有输入ControlFlow。
③向飞机外部发送信号的行为：
该行为对应的Action有0或1个输入ActionPin；该行为对应的Action不应拥有输出ActionPin。
④跨航电分系统提供数据的行为：
该行为对应的Action至少有1个输出ActionPin。
⑤跨航电分系统接收数据的行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；该行为对应的Action至少有1个输出ActionPin，代表将外部数据收集转为内部数据，送往内部其他功能作进一步处理。该输出ActionPin的名称应为po+[输入ActionPin名称的主体]+[_XXINTR]，其中XX为该Action所在的Partition的名称，即拥有该行为的航电分系统的名称。
⑥判断行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；该行为对应的Action拥有1条输出ControlFlow，该ControlFlow连接到该行为对应的Decision。
⑦显示行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin。
⑧告警行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin。
⑨计算行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；该行为对应的Action至少有1个输出ActionPin。
为活动图的模型元素创建Object Flow和ControlFlow，并使用Initial Node、Activity Final Node、Flow Final Node、Decision Node、Merge Node、Fork Node和JoinNode做为节点表达完整的活动图执行路径后，系统需求团队应应考虑航电系统行为执行过程中可能出现的非正常状态，并对这些非正常状态的监控和防护行为进行描述。
在活动图建模时应对以下类型的模型元素增加异常行为属性，建模人员应在异常行为属性中填写是否有对应的异常行为监控和防护行为，在这个过程中，异常行为的规则检查可以由建模人员手动执行，也可以由工具自动执行，即工具可以提供相应的建模提示和模型检查。
航电系统异常行为建模规则：
①机组控制操作驱动的行为(即上述行为类型①)
需考虑机组人员操作不符合预期后的系统行为，例如输入错误弹出提示消息。
该异常的系统行为的监控和防护行为的建模应在机组控制操作驱动的行为之后增加相应的判断行为(即上述行为类型⑥)，在监控判断行为的Decision Node分支中定义判断条件，并创建相应判断条件下的防护行为。
通常这种异常行为建模适用于当异常行为的监控和防护行为也属于航电显示系统的范围内时。如果监控和防护行为不属于航电显示系统的范围内(如A661架构下数据处理属于驻留在IMA中的各ATA分系统应用)，显示系统Partition内仅拥有发出控制信号的行为，其余数据处理行为在其他ATA分系统Partition中，建模规则与上条建模规则一致，即异常行为在接收数据行为(Acquire XX data)之后。
②跨航电分系统接收数据的行为(即上述行为类型⑤)
需考虑输入数据无效/超出范围或丢失后的系统行为，例如：一定时间内数据不刷新则认为丢失，数据与前一时刻存在较大差异则认为无效。
该异常的系统行为的监控和防护行为的建模应在接收数据行为之后增加相应的判断行为(即上述行为类型⑥)，在监控判断行为的Decision Node分支中定义判断条件，并创建相应判断条件下的防护行为。
以上是本发明提出的一种航电系统活动图建模方法，及方法中的相应建模规则，系统需求团队可以参见图2所示，遵循以下具体方法对航电系统行为进行建模。
(1.1)选择航电系统行为的分类；
(1.2)根据建模规则创建分类所对应的模型元素；
(1.3)判断行为类别(可以工具自动执行)；
(1.4a)行为类别若为分类①：
(1.4a.1)提示异常行为–建模人员需考虑机组操作不符合预期后的系统行为(可以工具自动执行)；
(1.4a.2)创建异常行为的监控和防护行为；
(1.4a.3)标记模型元素的异常行为属性(可以工具自动执行)；
(1.4a.4)进入步骤(1.5)。
(1.4b)行为类别若为分类⑥：
(1.4b.1)选择分支路径数量；
(1.4b.2)设置路径守卫名称；
(1.4b.3)进入步骤(1.5)。
(1.4c)行为类别若为其他分类，则直接进入步骤(1.5)。
(1.5)把Action放入相应航电分系统的Partition中；
(1.6)为Action添加ActionPin；
(1.7)禁止不符合ActionPin创建规则的操作(可以工具自动执行)；
(1.8)创建ObjectFlow；
(1.9)禁止不符合ObjectFlow创建规则的操作(可以工具自动执行)；
(1.10)判断是否有跨Partition的输入ActionPin(可以工具自动执行)；
(1.11a)若有跨Partition的输入ActionPin：
(1.11a.1)提示异常行为-考虑数据无效/超出范围或丢失后的系统行为(可以工具自动执行)；
(1.11a.2)创建异常行为的监控和防护行为；
(1.11a.3)标记模型元素的异常行为属性(可以工具自动执行)；
(1.11a.4)进入步骤(1.12)。
(1.11b)若没有跨Partition的输入ActionPin，则直接进入步骤(1.12)。
(1.12)创建ControlFlow；
(1.13)禁止不符合ControlFlow创建规则的操作(可以工具自动执行)；
(1.14)启动模型规则检查；
(1.15)提示是否有不符合建模规则的内容(可以工具自动执行)；
(1.16)启动模型异常场景完整性检查；
(1.17)根据模型元素的异常行为属性提示是否有没有考虑到的异常行为(可以工具自动执行)；
(1.18)建模人员可以重复上述步骤继续补充异常行为，或者创建新的航电系统行为。
作为举例说明，本实施例中，系统需求团队利用活动图与界面模型接口构建方法为活动图创建与界面模型的数据通信接口，活动图中的以下分类行为，建模人员需为其所对应的Action创建与界面模型的通信接口，其余分类的行为不应创建任何与界面模型的通信接口：
分类①机组控制操作驱动的行为：
为该行为所对应的Action创建接收端通信通道，接收界面模型的交互事件。
分类⑦显示行为：
为该行为所对应的Action创建发送端通信通道，发送界面模型的显示控件的相应属性值。
分类⑧告警行为；
为该行为所对应的Action创建发送端通信通道，发送界面模型的告警控件的相应属性值。
参见图3所示，活动图与界面模型接口构建方法可以由以下步骤实施：
(3.1)开始创建活动图模型元素与界面模型的通信接口；
(3.2)识别需创建通信接口的Action(可以工具自动执行)；
(3.3)为这些Action设置通信的端口号和IP地址；
(3.4)建立通信通道(可以工具自动执行)。
作为举例说明，本实施例中，系统需求团队利用航电系统活动图向航电系统需求的转换方法生成航电系统功能需求和接口需求，该转换方法可以由建模人员手动执行，也可以由工具自动执行：
活动图模型元素转换为功能需求(英文)：
航电分系统泳道内的Action，代表该航电分系统的功能需求：
①如果没有前置条件，前置条件包括守卫条件(Guard)或向该Action传递ControlFlow的Action(前置Action)：
转换为需求的模板：主语(泳道名称)+shall+Action名称。
②当有一个前置条件时，包括守卫条件(Guard)或向该Action传递ControlFlow的Action(前置Action)：
转换为需求的模板：主语(泳道名称)+shall+Action名称+when+条件(Guard)；
转换为需求的模板：主语(泳道名称)+shall+Action名称+when+主语(前置Action所在泳道名称)+has finished the action of+“前置Action名称”。
③当有多个前置条件时(集合节点Join)：
转换为需求的模板：主语(泳道名称)+shall+Action名称+when all of thefollowing conditions are true:
1.主语(前置Action1所在泳道名称)+has finished the action of+“前置Action1”
2.主语(前置Action2所在泳道名称)+has finished the action of+“前置Action2”
3.守卫条件(Guard)1
4.……
活动图模型元素转换为接口需求(英文)：
跨泳道与其他航电分系统交互的对象流，代表该航电分系统的接口需求：
①分类④跨航电分系统提供数据的行为：
转换为需求的模板：主语(发送端的泳道名称)+shall provide+对象流数据名称(即ActionPin的主体名称)+to+交互对象(接收端的泳道名称)。
②分类⑤跨航电分系统接收数据的行为：
转换为需求的模板：主语(接收端的泳道名称)+shall acquire+对象流数据名称(即ActionPin的主体名称)+from+交互对象(发送端的泳道名称)。
作为举例说明，在本实施例中，人机接口设计团队利用界面模型向航电系统人机交互需求的转换方法生成航电系统人机交互需求，该转换方法可以由建模人员手动执行，也可以由工具自动执行。
在界面模型向航电系统人机交互需求的转换方法中，界面模型使用xaml语言搭建，xaml元素转换为人机交互需求(英文)包括：
窗口顶层需求：
①功能组成
窗口名称(Window.Title)+shall consist of+容器名称(Canvas.Name)
②尺寸
窗口名称(Window.Title)+shall be+宽度(Window.Width)+pixels in width窗口名称(Window.Title)+shall be+高度(Window.Height)+pixels in height
各容器需求：
①功能组成：
容器名称(Canvas.Name)+shall consist of+控件名称(UserControl.Name)。
②位置：
控件名称(UserControl.Name)+shall be displayed at+距离(Canvas.Left)+pixels to the left of+容器名称(Canvas.Name)；
控件名称(UserControl.Name)+shall be displayed at+距离(Canvas.Top)+pixels to the top of+容器名称(Canvas.Name)。
③尺寸：
控件名称(UserControl.Name)+shall be+宽度(UserControl.Width)+in width；
控件名称(UserControl.Name)+shall be+高度(UserControl.Height)+inheight。
④标签：
容器名称(Canvas.Name)+shall be composed of lable+标签文本(TextBlock.Text)；
Lable+标签文本(TextBlock.Text)shall be displayed at+距离(Canvas.Left)+pixels to the left of+容器名称(Canvas.Name)；
Lable+标签文本(TextBlock.Text)shall be displayed at+距离(Canvas.Top)+pixels to the top of+容器名称(Canvas.Name)。
⑤字号：
控件名称(UserControl.Name)+shall be displayed in+字号(UserControl.FontSize)+font size。
⑥字体颜色：
控件名称(UserControl.Name)+shall display font in+字体颜色(UserControl.Foreground)。
⑦线条颜色：
控件名称(UserControl.Name)+shall display border in+线条颜色(UserControl.BorderBrush)；
控件名称(UserControl.Name)+shall display border thickness in+线条宽度(UserControl.BorderThickness)+pixels。
⑧自定义属性
控件名称(UserControl.Name)+shall set the value of+属性名称(PropertyName)+at+属性值(PropertyValue)。
控件为具有自定义属性接口的人机交互通用模型元素，可以复用于多个项目中。控件的自定义属性包括静态属性和动态属性，建模人员通过对控件静态属性的设置从而改变控件的颜色、布局、形状等，控件动态属性可以接受外部激励，从而驱动控件动态显示。因控件内部的元素已固定，因此控件内部的需求直接把控件需求进行复用即可，无需再转换或者编写。
Claims (7)
1.一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，包括由系统需求团队开展的基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认，以及由人机接口设计团队开展的基于XAML语言的航电系统人机交互需求生成与确认，其特征在于：
在基于SYSML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认流程中，首先系统需求团队为系统操作场景创建相应的活动图；创建完毕后执行活动图，根据执行结果确认活动图的完整性和正确性，若确认不通过，则对活动图进行迭代更新并重新执行确认；若确认通过，则为活动图创建与界面模型的数据通信接口；通信接口构建完毕后，执行活动图并运行界面模型，系统需求团队和人机接口设计团队共同对活动图和人机交互界面模型之间的交互进行确认，若确认不通过，系统需求团队对活动图进行迭代更新并重新进行确认；若确认通过，系统需求团队生成航电系统功能需求和接口需求；
在基于XAML语言的航电系统功能需求和接口需求生成与确认流程中，首先人机接口设计团队搭建人机交互界面模型，并运行界面模型对界面设计进行确认，若确认不通过，则对界面模型进行迭代更新并重新开展确认；若确认通过，则将界面模型交由系统需求团队构建活动图与界面模型的数据通信接口，人机接口设计团队和系统需求团队共同对人机交互界面模型和活动图之间的交互进行确认，若确认不通过，人机接口设计团队对界面模型进行迭代更新并重新进行确认；若确认通过，人机接口设计团队生成航电系统人机交互需求。
2.根据权利要求1所述的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，其特征在于：系统需求团队利用航电系统活动图建模方法为系统操作场景创建相应的活动图，航电系统活动图建模方法包含以下步骤：
步骤2-1、在开展航电系统活动图建模时，若想增加航电系统行为模型元素，首先选择要增加的航电系统行为的分类；
步骤2-2、根据模型元素创建规则为不同类别的行为创建所对应的SYSML模型元素并命名：
步骤2-3、创建完行为的模型元素后，将模型元素放入执行该行为的航电分系统Partition中；
步骤2-4、为模型元素创建Object Flow和ControlFlow；其中，ObjectFlow代表通过ActionPin进行的数据传递，ObjectFlow两端为ActionPin，ActionPin代表该Action执行的输入数据和输出数据；ControlFlow代表控制Action执行的启动命令，表达Action执行的顺序；根据行为的起始点、终点和执行顺序，使用Initial Node、Activity Final Node、FlowFinal Node、Decision Node、Merge Node、Fork Node和Join Node做为节点表达完整的活动图执行路径。
3.根据权利要求2所述的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，其特征在于：模型元素创建规则为
①机组控制操作驱动的行为：
对应的模型元素为一个Action，该Action类型为AcceptEvent；
该Action命名模板为Provide XX entry/selection/control；
②飞机外部事件驱动的行为：
对应的模型元素为一个Action，该Action类型为AcceptEvent；
若是数据链或语音上行通信所驱动的行为，该Action命名模板为Receive XXdatalink/voice communication；若是环境变化或应答机接收询问所驱动的行为，该Action命名为Detect XX signal；
③向飞机外部发送信号的行为：
对应的模型元素为一个Action，该Action类型为SendSignal；
若是数据链下行通信或应答机应答的行为，该Action命名模板为Send XX data；若是ADS-B out广播信号的行为，该Action命名模板为Broadcast XX data；
④跨航电分系统提供数据的行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action通用命名模板为Provide XX data；若是发送/转发的行为，该Action命名模板为Send XX data；若是更新数据的行为，该Action命名模板为Update XX to XX；
⑤跨航电分系统接收数据的行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action通用命名模板为Acquire XX data；
⑥判断行为：
对应的模型元素为一个Action和该Action之后的Decision Node，Action通过ControlFlow连接到Decision，Decision输出2条及以上分支路径，每个分支路径要设置相应的Guard条件；
该Action的通用命名模板为Determine XX；若是异常状态的监控判断行为，该Action命名为Monitor XX；
⑦显示行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action命名模板为Provide XX display；
⑧告警行为：
对应的模型元素为一个Action；
若是告警消息/告警旗显示行为，该Action命名模板为Provide XX alertingmessage/flag display；若是声音告警行为，该Action命名模板为Provide XX auralalert；若是灯光告警行为，该Action命名模板为Provide XX light alert；
⑨计算行为：
对应的模型元素为一个Action；
该Action命名模板为Provide XX calculation；
⑩其他行为：
对应的模型元素为一个Action。
4.根据权利要求2所述的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，其特征在于ObjectFlow和ControlFlow的创建需遵循以下规则：
a)适用于所有行为分类的ObjectFlow和ControlFlow创建规则：
输入端ActionPin为pi开头，后面名称和对应的输出端保持一致；
输出端ActionPin为po开头，后面名称和对应的输入端保持一致；
b)适用于相应行为分类的ObjectFlow和ControlFlow创建规则：
①机组控制操作驱动的行为：
该行为对应的Action有0或1个输出ActionPin；该行为对应的Action不应拥有输入ControlFlow；
②飞机外部事件驱动的行为：
该行为对应的Action有0或1个输出ActionPin；该行为对应的Action不应拥有输入ControlFlow；
③向飞机外部发送信号的行为：
该行为对应的Action有0或1个输入ActionPin；该行为对应的Action不应拥有输出ActionPin；
④跨航电分系统提供数据的行为：
该行为对应的Action至少有1个输出ActionPin；
⑤跨航电分系统接收数据的行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；该行为对应的Action至少有1个输出ActionPin，代表将外部数据收集转为内部数据，送往内部其他功能作进一步处理；该输出ActionPin的名称应为po+[输入ActionPin名称的主体]+[_XXINTR]，其中XX为该Action所在的Partition的名称；
⑥判断行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；该行为对应的Action拥有1条输出ControlFlow，该ControlFlow连接到该行为对应的Decision；
⑦显示行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；
⑧告警行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；
⑨计算行为：
该行为对应的Action至少有1个输入ActionPin；该行为对应的Action至少有1个输出ActionPin；
c)对以下类型的模型元素增加异常行为属性：
机组控制操作驱动的行为：在机组控制操作驱动的行为之后增加相应的判断行为，在监控判断行为的Decision Node分支中定义判断条件，并创建相应判断条件下的防护行为；
跨航电分系统接收数据的行为：在接收数据行为之后增加相应的判断行为，在监控判断行为的Decision Node分支中定义判断条件，并创建相应判断条件下的防护行为。
5.根据权利要求1所述的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，其特征在于：系统需求团队利用活动图与界面模型接口构建方法为活动图创建与界面模型的数据通信接口，活动图中的以下分类行为，需为其所对应的Action创建与界面模型的通信接口，其余分类的行为不应创建任何与界面模型的通信接口：
机组控制操作驱动的行为：
为该行为所对应的Action创建接收端通信通道，接收界面模型的交互事件；
显示行为：
为该行为所对应的Action创建发送端通信通道，发送界面模型的显示控件的相应属性值；
告警行为；
为该行为所对应的Action创建发送端通信通道，发送界面模型的告警控件的相应属性值。
6.根据权利要求1所述的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，其特征在于：系统需求团队利用航电系统活动图向航电系统需求的转换方法生成航电系统功能需求和接口需求，该转换方法如下：
活动图模型元素转换为功能需求时：以没有前置条件、有一个前置条件和有多个前置条件时作为判断条件，制定各自的转换规则；
活动图模型元素转换为接口需求时，针对跨航电分系统提供数据的行为和跨航电分系统接收数据的行为制定转换规则。
7.根据权利要求1所述的一种面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法，其特征在于：人机接口设计团队利用界面模型向航电系统人机交互需求的转换方法生成航电系统人机交互需求，转换方法如下：
针对窗口顶层需求，从功能组成和尺寸两方面制定转换规则；
针对容器需求，为功能组成、位置、尺寸、标签、字号、字体颜色、线条颜色、自定义属性制定各自的转换规则。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111181058.7A CN114021218B (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111181058.7A CN114021218B (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114021218A true CN114021218A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114021218B CN114021218B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=80055795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111181058.7A Active CN114021218B (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114021218B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105069696A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 中国航空无线电电子研究所 | 一种基于体系结构框架的航电系统能力需求分析方法 |
| CN106484972A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-08 | 杭州杉石科技有限公司 | 一种基于uml的系统行为逻辑建模工具 |
| US10102110B1 (en) * | 2015-06-10 | 2018-10-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Simulation process for interface behavior |
| CN112163337A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 基于SysML的航电协同设计方法及系统 |
-
2021
- 2021-10-11 CN CN202111181058.7A patent/CN114021218B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10102110B1 (en) * | 2015-06-10 | 2018-10-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Simulation process for interface behavior |
| CN105069696A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 中国航空无线电电子研究所 | 一种基于体系结构框架的航电系统能力需求分析方法 |
| CN106484972A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-08 | 杭州杉石科技有限公司 | 一种基于uml的系统行为逻辑建模工具 |
| CN112163337A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 基于SysML的航电协同设计方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭宇;臧睿;周璐莎;王佳川;叶祖赵;: "基于模型的系统工程在航空发动机控制设计中的应用", 科技导报, no. 07, 13 April 2019 (2019-04-13) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114021218B (zh) | 2024-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jafer et al. | Formal scenario definition language for aviation: aircraft landing case study | |
| US8103490B2 (en) | Method to aid the design of a system architecture | |
| US20230021467A1 (en) | Model-Based System Architecture Design Method for Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Systems | |
| CN115062463B (zh) | 一种基于举证结构建模语言的建模系统 | |
| CN111612407A (zh) | 一种基于云平台的三维可视化综合应用平台设计方法 | |
| CN113505191A (zh) | 一种基于本体的航空电子系统架构模型构建方法 | |
| Durak et al. | Scenario development: A model-driven engineering perspective | |
| CN114218783B (zh) | 一种基于使用场景的飞控系统安全性需求分析方法 | |
| CN114021218B (zh) | 面向民机航电系统需求分析与确认的操作场景建模方法 | |
| Jafer et al. | Automatic generation of flight simulation scenarios with aviation scenario definition language | |
| Zhao et al. | Modeling of avionic display system for civil aircraft based on AADL | |
| Belschner et al. | Automated generation of certification relevant documentation for a distributed avionics platform approach | |
| Jafer et al. | SES and ecore for ontology-based scenario modeling in aviation scenario definition language (ASDL) | |
| CN114707429A (zh) | 基于ear的可执行建模方法、装置、计算机设备和介质 | |
| Park et al. | Model-based concurrent systems design for safety | |
| George Mathew | Model-Based System Engineering Methodology for Implementing Networked Aircraft Control System on Integrated Modular Avionics-Environmental Control System Case Study | |
| Kim et al. | A Model-Based System Engineering Approach to the Certification of Transport Type Aircraft | |
| Stafford et al. | Assurance for Integrating Advanced Algorithms in Autonomous Safety-Critical Systems | |
| Glaudel | A Model-Based Systems Engineering Approach to e-VTOL Aircraft and Airspace Infrastructure Design for Urban Air Mobility | |
| Mathew | Model-based system engineering methodology for implementing networked aircraft control system on integrated modular avionics-environmental control system case study | |
| Bi et al. | Extending Model-Based Systems Engineering into Integrated Platform Designed for Civil Aircraft Develop | |
| Kaiser et al. | A UAV Case Study on an MBSE Workflow with Integrated Modular Safety and Reliability Analysis | |
| Viljoen | Synthesis and evaluation of engineering processes for the development of airborne electronic equipment | |
| Daniels | Are we there yet? A Practitioner’s View of DO-178C/ED-12C | |
| Zhang et al. | A Method and Implementation of Automatic Requirement Tracking and Verification for Complex Products Based on X Language |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |