CN116756050B - 基于mbse的惯性产品用例分析方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及信息技术处理技术领域，尤其涉及一种基于MBSE的惯性产品用例分析方法、系统及存储介质。惯性产品用例分析方法包括：获取待建模惯性产品的原始需求；所述原始需求包括若干原始子需求；对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求；所述系统子需求包括如下需求项目：场景类别、行为动作类别和传输内容；针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序；对排序后的各所述系统子需求生成对应的活动元素；按照顺序依次连接同一场景类别下各所述活动元素，生成对应的活动图，以实现所述待建模惯性产品的用例分析。本申请能够有效提高系统模型的建模效率。

Description

基于MBSE的惯性产品用例分析方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及信息技术处理的技术领域，尤其是涉及一种基于MBSE的惯性产品用例分析方法、系统及存储介质。

背景技术

惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）能够检测物体在三维空间中的加速度与角速度，从而能够感知目标物体的姿态和方向，被广泛应用于航天飞行器、汽车、和武器设计等领域。

软件设计者通常借助基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering，简称MBSE）对惯性产品的控制系统进行设计。目前，相关企业通常选用Magic Grid方法论进行MBSE实施，其显著特点是能够与标准系统建模语言SysML密切结合，将系统建模过程各个阶段（问题描述（黑盒阶段和白盒阶段）、方案描述与实现描述）如何应用SysML的建模图（例如需求、行为、结构、参数等四类建模图）进行了清晰的表示。

MBSE建模的步骤包括需求分析、系统设计、系统验证和需求确认。其中，需求分析是非常重要的环节。现有技术在对系统需求分析的过程中，需要设计者根据过往技术经验，人工将惯性产品任务书中系统设计的原始需求拟合成用例，再将用例拆分成不同的活动，之后手动整理每一用例下的活动进行顺序，最后确定用例分析下的具体活动泳道，输出系统需求；设计者根据系统需求进行系统设计。

然而，一些控制精度要求特别高的惯性产品系统功能非常复杂；这类惯性产品任务书中通常包括成百上千条原始需求，且原始需求中涵盖着大量的参数信息和设计要求，使得设计者在对该类产品进行用例分析时数据处理的工作量大，建模流程复杂繁琐。若仅靠人工进行用例分析不仅劳动强度大，且容易发生分析等得的系统需求存在重复或遗漏的现象，影响系统模型的建模效率。

发明内容

为了降低人工劳动强度并提高系统模型的建模效率，本申请提供了基于MBSE的惯性产品用例分析方法、系统及存储介质。

第一方面，本申请提供的基于MBSE的惯性产品用例分析方法，采用如下的技术方案：

基于MBSE的惯性产品用例分析方法包括：

获取待建模惯性产品的原始需求；所述原始需求包括若干原始子需求；

对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求；所述系统子需求包括如下需求项目：场景类别、行为动作类别和传输内容；

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序；

对排序后的各所述系统子需求生成对应的活动元素；

按照顺序依次连接同一场景类别下各所述活动元素，生成对应的活动图，以实现所述待建模惯性产品的用例分析。

通过采用上述技术方案，通过原始子需求的语义内容进行提取，得到系统子需求；根据各系统子需求中的场景类别确定各系统子需求的归类，完成对惯性产品用例场景的划分；对同一场景类别下的多个系统子需求按照行为动作类别和传输内容进行排序后，直接基于排序后的各系统子需求生成活动元素，利用活动元素前后关系描述用例内部的逻辑流程，以便于设计者后续对惯性产品的活动流程进行构建；将同一场景类别下的活动元素连接形成活动图后，设计者能够通过活动图，直观地了解到同一场景类别下的系统能够进行的行为，并以此了解到能够利用该惯性产品执行哪些功能，完成对惯性产品的用例分析；对原始子需求进行语义提取以及对系统子需求进行归类、排序的操作均可以直接由计算机自动执行，使得设计者无需采用将多个原始需求人工拟成用例，再将用例拟成活动的常规步骤，提高了系统模型的建模效率。

可选的，所述行为动作类别包括启动动作、执行任务动作和输出结果动作；所述传输内容包括传输方式和传输对象；

所述针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序的步骤包括：

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，按照所述启动动作、所述执行任务动作和所述输出结果动作的顺序，依次进行排序；

针对相同行为动作类别中的各所述系统子需求，根据各所述系统子需求的所述传输方式和所述传输对象，以预设排序规则对各所述系统子需求依次进行排序。

通过采用上述技术方案，确定了从惯性产品原始子需求中提取到的各系统子需求排序的具体规则，以便于控制计算机自动对系统子需求进行归类排序。

可选的，所述传输方式包括上传和下传，所述传输对象包括信号、数据和命令；所述预设排序规则包括：

所述传输方式的优先级高于所述传输对象的优先级；

所述上传的优先级高于所述下传的优先级；

所述信号的优先级高于所述数据的优先级，所述数据的优先级高于所述命令的优先级。

通过采用上述技术方案，明确了传输方式和传输对象的具体内容，以及各传输方式之间的优先级和各传输对象之间的优先级，进一步优化了同一场景类别下的各系统子需求的具体排序规则。

可选的，所述系统子需求还包括如下需求项目：时间信息和性能指标；

所述对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求的步骤包括：

对各所述原始子需求进行特征提取，得到与所述原始子需求对应的初始系统子需求；

根据所述初始系统子需求中各所述需求项目的空置情况，判断所述初始系统子需求的类别；所述初始系统子需求的类别包括完善的初始系统子需求和待完善的初始系统子需求；

将所述完善的初始系统子需求作为所述系统子需求；

按照预设完善机制对所述待完善的初始系统子需求进行完善之后，作为所述系统子需求。

通过采用上述技术方案，若初始系统子需求的需求项目不存在空置，则表明系统能够从原始子需求中提取出用例分析所需的全部信息，从而得到完善的初始系统子需求；当原始子需求无法提取出某个需求项目对应的内容时，该需求项目被空置；需求项目存在空置的初始系统子需求的类别为待完善的初始系统子需求；按照预设完善机制对待完善的初始系统子需求进行完善之后，再对系统子需求进行后续处理，能够对不完善的初始系统子需求进行完善处理，提高用例分析的准确性。

可选的，所述待完善的初始系统子需求包括模糊系统子需求和不合理系统子需求；

所述根据所述初始系统子需求中各所述需求项目的空置情况，判断所述初始系统子需求的类别的步骤包括：

当所述初始系统子需求中的时间信息或行为动作类别存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述模糊系统子需求；

当所述初始系统子需求中的时间信息和行为动作类别均存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述不合理系统子需求；

当所述初始系统子需求中的场景类别、行为动作类别、传输内容中至少任意一项存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述不合理系统子需求；

当所述初始系统子需求中的所述需求项目均不存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述完善的初始系统子需求。

通过采用上述技术方案，确认了待完善的初始系统子需求的具体类型；并明确了对模糊系统子需求、不合理系统子需求及完善的初始系统子需求进行判定的具体规则。

可选的，所述按照预设完善机制对所述待完善的初始系统子需求进行完善之后，作为所述系统子需求包括：

当所述待完善的初始系统子需求为所述模糊系统子需求时，确定所述待完善的初始系统子需求的空置需求项目；当所述空置需求项目为所述时间信息时，从各所述完善的初始系统子需求中筛选出与所述待完善的初始系统子需求的行为动作类别、性能指标和传输内容均相同的初始系统子需求，作为第一目标完善初始系统子需求；将所述第一目标完善初始系统子需求的时间信息自动填充到所述待完善的初始系统子需求的时间信息空置需求项目中，得到所述待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求；

当所述空置需求项目为所述行为动作类别时，从各所述完善的初始系统子需求中筛选出与所述待完善的初始系统子需求的场景类别、性能指标和传输内容均相同的初始系统子需求，作为第二目标完善初始系统子需求；将所述第二目标完善初始系统子需求的行为动作类别，自动填充到所述待完善的初始系统子需求的行为动作类别空置需求项目中，得到所述待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求；

当所述待完善的初始系统子需求为所述不合理系统子需求时，基于所述不合理系统子需求生成提示信息，接收对所述提示信息的响应信息，以对所述待完善的初始系统子需求进行完善。

通过采用上述技术方案，公开了对待完善的初始系统子需求进行完善的具体完善机制，此过程能够通过计算机程序自动实现，从而能够降低设计者的劳动强度。

可选的，在所述对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求之后，在所述针对同一场景类别下各所述系统子需求，按照所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序之前，还包括：

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，

判断是否存在所述行为动作类别和所述性能指标均完全相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除多余的所述行为动作类别和所述性能指标分别完全相同的系统子需求，仅保留其中任意一个所述系统子需求；

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，判断是否存在所述行为动作类别和所述时间信息均相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除所述传输方式为下传的系统子需求，保留所述传输方式为上传的系统子需求。

通过采用上述技术方案，能够判断同一场景类别中，是否存在冗余的系统子需求和冲突的系统子需求；并对冗余的系统子需求和冲突的系统子需求预先进行移除处理，从而能够减少计算机装置在后续处理过程中进行语义解析的次数，提高用例分析的效率。

可选的，所述按照顺序依次连接同一场景类别下各所述活动元素，生成对应的活动图包括：

针对同一场景类别下的各所述活动元素，按照所述活动元素对应的所述系统子需求在该场景类别下的顺序进行排序；所述活动元素用于表征待构建系统的功能；

使用控制流按照顺序依次连接所述同一场景类别下的各所述活动元素，生成所述活动图。

通过采用上述技术方案，设计者能够通过活动图，直观地了解到同一场景类别下的活动元素，从而推测到系统能够进行的行为，以及各活动元素对应的行为执行的先后顺序，并以此了解到能够利用该惯性产品执行哪些功能，完成对惯性产品的用例分析。

第二方面，本申请提供的基于MBSE的惯性产品用例分析系统，采用如下的技术方案：

基于MBSE的惯性产品用例分析系统，包括：

获取模块，用于获取待建模惯性产品的原始需求；所述原始需求包括若干原始子需求；

分析模块，用于对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求；所述系统子需求包括如下需求项目：场景类别、行为动作类别和传输内容；

排序模块，用于针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序；

活动生成模块，用于对排序后的各所述系统子需求生成对应的活动元素；

活动图生成模块，用于基于各所述活动元素生成活动图，以实现所述待建模惯性产品的用例分析。

通过采用上述技术方案，获取模块能够获取待建模惯性产品的原始需求，分析模块直接将原始子需求中与各需求项目相对应的内容进行提取，转换成统一的格式输出，从而实现对原始子需求的分析；排序模块能够对同一场景类别下的各系统子需求基于行为动作类别和传输内容依次进行排序；活动生成模块能够对排序后的各系统子需求生成对应的活动元素，根据同一场景类别下的各系统子需求的活动元素确定该用例下的系统模块拥有的行为，以确定系统能够实现的功能；直接基于排序后的各系统子需求生成活动元素，便于设计者后续对活动流程进行构建；设计者能够通过活动图，直观地获取到同一场景类别下的系统能够进行的行为，以便于待建模惯性产品的用例分析。

第三方面，本申请提供的计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于MBSE的惯性产品用例分析方法。

通过采用上述技术方案，提供了基于MBSE的惯性产品用例分析方法的计算机程序的载体。

综上所述，本申请包括以下至少有益技术效果：

通过原始子需求的语义内容进行提取得到系统子需求；根据系统子需求项目中的场景类别对各系统子需求进行分类，完成对惯性产品用例场景的划分；对同一场景类别下的多个系统子需求按照行为动作类别和传输内容进行排序后，直接基于排序后的各系统子需求生成活动元素，将同一场景类别下活动元素连接形成活动图后，设计者能够通过活动图，直观地了解到同一场景类别下的系统能够进行的行为，并以此了解到能够利用该惯性产品执行的具体地系统功能，完成对惯性产品的用例分析。

对原始子需求进行语义提取，以及对系统子需求进行归类、排序的操作均可以直接由计算机自动执行，使得设计者无需采用将多个原始需求人工拟成用例，再将用例拟成活动的常规步骤，提高了系统模型的建模效率。

附图说明

图1是本实施例中基于MBSE的惯性产品用例分析方法的流程框图；

图2是本实施例中对各原始子需求进行特征提取，以得到与原始子需求对应的系统子需求方法的流程框图；

图3是本实施例中的用例示意图；

图4是本实施例中针对同一场景类别下的各系统子需求，基于行为动作类别和传输内容依次进行排序方法的流程框图；

图5是本实施例中用例内部的活动图；

图6是本实施例中基于MBSE的惯性产品用例分析系统的模块示意图。

附图标记：

1、获取模块；2、分析模块；3、排序模块；4、活动生成模块；5、活动图生成模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-6及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开基于MBSE的惯性产品用例分析方法。

参考图1，基于MBSE的惯性产品用例分析方法包括以下步骤：

S100：获取待建模惯性产品的原始需求。

具体地，原始需求包括若干原始子需求；待建模惯性产品的原始子需求从惯性产品任务书的内容解析提取得到，在本实施例一些示例中，对待建模惯性产品原始需求的获取可以通过用户输入，也可以通过外接设备导入，也可以通过其他任何方式获取，在本申请实施例中不做限定。

S200：对各原始子需求进行特征提取，以得到与原始子需求对应的系统子需求。

具体地，系统子需求具有唯一标识、名称和文本模式，以便于计算机后续对系统子需求的识别和调用；

在本实施例一些示例中，系统子需求包括如下需求项目：场景类别、时间信息、行为动作类别、性能指标和传输内容；

具体地，本申请可选实施例中，场景类别根据惯性产品实际的测试场景设定的；

在本实施例的一些示例中，待建模的惯性产品的场景类别包括：电气性能地面测试、性能指标地面测试和机械接口地面测试；

行为动作类别包括启动动作、执行任务动作和输出结果动作；

性能指标是对于性能的量化，例如：角速度测量范围、加速度通道、测试结果等；

传输内容包括传输方式和传输对象；传输方式包括上传和下传；输对象包括信号、数据和命令。

本实施例中，根据原始子需求提取到的系统子需求可采用正则表达式进行表达，系统子需求表达的文本格式可以为“要求惯性产品在‘场景类别’在‘时间信息’进行‘行为动作类别’得到‘性能指标’，输出‘传输内容’”；以便于计算机装置后续从系统子需求中提取关键信息，执行查找、验证等操作。

参考图2，具体地，对各原始子需求进行特征提取，以得到与原始子需求对应的系统子需求包括以下子步骤：

S210：对各原始子需求进行特征提取，得到与原始子需求对应的初始系统子需求。

在本实施例的一些示例中，可以采用关键字信息识别的方式，通过预设的规则对各原始子需求进行特征提取；例如，当从惯性产品任务书中提取出关键字信息为“接收”时，则将与该原始子需求对应的系统子需求的行为动作类别识别为启动动作；从惯性产品任务书中提取出关键字信息为“执行”时，则将与该原始子需求对应的系统子需求的行为动作类别识别为执行任务动作；从惯性产品任务书中提取出关键字信息为“输出”时，则将与该原始子需求对应的系统子需求的行为动作类别识别为输出结果动作。

具体地，对惯性产品的用例的划分通常按照场景类别进行归类，如图3所示；设计者可以通过以往的设计经验和待建模系统的具体场景对各个需求项目的关键字信息进行调整和完善，以便于计算机对惯性产品原始子需求语义内容的提取。

为便于理解，下面结合实例对根据原始子需求得到初始系统子需求的过程进行具体阐述：

例一中，惯性产品任务书中记载的原始子需求为：IMU在电气性能地面测试下采用温度循环：执行任务时温度上限不低于60℃，温度下限不高于-40℃；保温时间：2h；温变率不低于10℃/min；循环次数：组合级不少于10次（其中最后连续无故障检验次数不少于5次），设备级不少于5次（其中最后连续无故障检验次数不少于3次），满足后输出测试结果。

计算机自动基于系统子需求的各需求项目对原始子需求进行语义提取，后能够从例一的原始子需求的语义中提取出的需求项目的内容为：

场景类别的语义内容为“电气性能地面测试”；

时间信息的语义内容为“7200秒内”；

行为动作类别的语义内容为“执行启动动作”；

性能指标的语义内容为“测试结果”；

传输内容为“上传测试结果数据”。

则例一原始子需求中对应的初始系统子需求表达为：IMU在“电气性能地面测试”在“7200秒内”进行“执行启动动作”时温度上限不低于60℃，温度下限不高于-40℃；保温时间：2h；温变率不低于10℃/min；循环次数：组合级不少于10次（其中最后连续无故障检验次数不少于5次），设备级不少于5次（其中最后连续无故障检验次数不少于3次），得到“测试结果”，输出“上传测试结果数据”。

S220：根据初始系统子需求中各需求项目的空置情况，判断初始系统子需求的类别。

具体地，本实施例中，在得到初始系统子需求之后，判断初始系统子需求中，各需求项目的内容是否存在空置；若初始系统子需求中的某一需求项目空置，则认为原始子需求中与该需求项目对应的语义内容存在缺失；

例如在例二中，若惯性产品任务书中记载的原始子需求为：IMU在执行任务情况下以X Hz的频率输出角度增量和三维视速度增量，每x（ms）下传两组x（ms）的数据；

在原始子需求中，用来描述初始系统子需求场景类别的语义内容存在缺失，对例二的原始子需求的语义内容进行提取后，输出的初始系统子需求表达为：IMU在“”在“x秒内”进行“执行任务动作”时以X Hz的频率输出角度增量和三维视速度增量，每x ms输出两组x ms的数据，得到“两组x ms的数据”，输出“下传两组x ms的数据”。

由此可见，例二中原始子需求中对应的初始系统子需求对场景类别进行描述的需求项目存在空置。

作为本实施例优选的实施方式，计算机装置对初始系统子需求中空置的需求项目进行标记，以便于后续对需求项目存在空置的多个初始系统子需求进行筛选和处理。

本实施例的一些示例中，初始系统子需求的类别包括完善的初始系统子需求和待完善的初始系统子需求；

当初始系统子需求中的需求项目均不存在空置时，判定初始系统子需求为完善的初始系统子需求（如例一的原始子需求），执行步骤S230。

当初始系统子需求中的至少一个需求项目存在空置时，判定初始系统子需求为待完善的初始系统子需求（如例二的原始子需求）,并执行步骤S240。

S230：将完善的初始系统子需求作为系统子需求。

S240：按照预设完善机制对待完善的初始系统子需求进行完善之后，作为系统子需求。

本实施例的一些示例中，待完善的初始系统子需求包括模糊系统子需求和不合理系统子需求。

具体地，可以采用如下规则，对初始系统子需求的类别进行判断：

当初始系统子需求中的时间信息或行为动作类别存在空置时，判定初始系统子需求为模糊系统子需求；

当初始系统子需求中的时间信息和行为动作类别均存在空置时，判定初始系统子需求为不合理系统子需求；

当初始系统子需求中的场景类别、行为动作类别、传输内容中至少任意一项存在空置时，判定初始系统子需求为不合理系统子需求。

具体地，按照预设完善机制对待完善的初始系统子需求进行完善的具体步骤为：

当待完善的初始系统子需求为模糊系统子需求时，确定待完善的初始系统子需求的空置需求项目；

本实施例的一些示例中，对模糊系统子需求的修正情况存在两种：

修正情况一：

当空置需求项目为时间信息时，从各完善的初始系统子需求中筛选出与待完善的初始系统子需求的行为动作类别、性能指标和传输内容均相同的初始系统子需求，作为第一目标完善初始系统子需求；

将第一目标完善初始系统子需求的时间信息自动填充到待完善的初始系统子需求的时间信息空置需求项目中，得到待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求；

在本实施例的一些示例中，对第一目标完善初始系统子需求进行标注，如将第一目标完善初始系统子需求为标注“参考某某需求”，以便于设计者在对用例或系统模型进行订正校验时，能够准确地定位到模糊系统子需求在自动修订时所参考的完善初始系统子需求的信息，提高设计者建模时的便捷性。

修正情况二：

当空置需求项目为行为动作类别时，从各完善的初始系统子需求中筛选出与待完善的初始系统子需求的场景类别、性能指标和传输内容均相同的初始系统子需求，作为第二目标完善初始系统子需求；

将第二目标完善初始系统子需求的行为动作类别，自动填充到待完善的初始系统子需求的行为动作类别空置需求项目中，得到与待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求；

此处需要说明的是，与待完善的初始系统子需求的场景类别、性能指标和传输内容均相同的全部初始系统子需求，均为第二目标完善初始系统子需求；将全部的第二目标完善初始系统子需求中，不同的行为动作类别均复制到待完善的初始系统子需求的行为动作类别空置需求项目中，并自动标注“应在此类行为间进行”；其中，上述此类行为包括启动动作、执行任务动作、输出结果动作。

在修正情况二中，对于与待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求，会存在部分待完善的初始系统子需求中出现多个行为动作类别的情况（例如，完与待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求中存在启动动作、执行任务动作、输出结果动作中至少两个语义内容）；对于存在多个行为动作类别的初始系统子需求，根据实际情况，从复制过来的多个行为动作类别之间选择一个或多个执行。

为了使本领域技术人员更清楚的理解修正情况二下的系统子需求完善的过程，下面结合具体实例对修正流程进行说明。

例如：例三的初始系统子需求是一个待完善的初始系统子需求；

例三的初始系统子需求表达式为：IMU在“性能指标地面测试”在“长时间内”进行“”时与信息处理器通过X总线进行通讯，得到“导航和控制信息”，输出“上传导航和控制信息数据”；

修正时，处理器从各完善的初始系统子需求中筛选出场景类别为“性能指标地面测试”、性能指标为“导航和控制信息”，且传输内容“上传导航和控制信息数据”的全部初始系统子需求，作为第二目标完善初始系统子需求；

若经过筛选后存在两个第二目标完善初始系统子需求，则利用这两个第二目标完善初始系统子需求中行为动作类别的具体内容对例三的初始系统子需求进行修订。

本实施例为了方便描述将两个第二目标完善初始系统子需求分别命名为第一修订参考系统子需求和第二修订参考子需求。

若第一修订参考系统子需求为：IMU在“性能指标地面测试”在“长时间内”进行“执行任务动作”时与信息处理器通过X总线进行通讯，得到“导航和控制信息”，输出“上传导航和控制信息数据”；

若第二修订参考系统子需求为：IMU在“性能指标地面测试”在“长时间内”进行“启动动作”时与信息处理器通过X总线进行通讯，得到“导航和控制信息”，输出“上传导航和控制信息数据”；

则将第一修订参考系统子需求和第二修订参考系统子需求中不同的行为动作类别（“执行任务动作”和“启动动作”）均复制到例三的初始系统子需求中空置的行为动作类别需求项目中，并自动标注“应在此类行为间进行”，得到待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求。

本实施例中，例三的初始系统子需求修订后得到对应的完善的初始系统子需求表达式为：IMU在“性能指标地面测试”在“长时间内”进行“启动动作”、“执行任务动作”（应在此类行为间进行）时与信息处理器通过X总线进行通讯，得到“导航和控制信息”，输出“上传导航和控制信息数据”。

当待完善的初始系统子需求为不合理系统子需求时，基于不合理系统子需求生成提示信息；基于提示信息生成补录指令，将补录指令发送至预设终端；

本实施例中，预设终端为软件设计者所在的客户端；对于不合理系统子需求，设计者根据惯性产品任务书的内容重新对原始子需求重新定义并发送。

接收对提示信息的响应信息，以对待完善的初始系统子需求进行完善，并重新执行步骤S210，将重新定义后的原始子需求语义信息进行提取。

S300：针对同一场景类别下的各系统子需求，基于行为动作类别和传输内容依次进行排序。

参考图4，步骤S300包括以下子步骤：

S310：针对同一场景类别下的各系统子需求，按照启动动作、执行任务动作和输出结果动作的顺序，依次进行排序。

具体地，对各系统子需求的语义内容进行解析，并将各系统子需求按照场景类别分别归类于电气性能地面测试、性能指标地面测试、机械接口地面测试这三个具体场景下，得到惯性产品的用例图，如图3所示。

根据场景类别对各系统子需求进行分类，能够便于设计者在模型中约束系统子需求在设计中的实现方式（例如，归类于电气性能地面测试和性能指标地面测试的系统子需求需要有参数进行量化描述与验证；归类于机械接口地面测试的系统子需求需要结构设计上存在一个接口等），减小系统子需求被错误处理的可能性，提高系统建模信息的准确性。

针对同一场景类别下的各系统子需求，按照启动动作、执行任务动作和输出结果动作的顺序，依次进行排序的具体操作流程如下：

将从惯性产品任务书中提取出的“接收”、“执行”、“输出”的关键字信息依次识别为x、y、z，将启动动作、执行任务动作、输出结果动作依次识别为X、Y、Z；其中，x与X、y与Y、z与Z均为一一映射关系；

根据从惯性产品任务书中识别得到的关键字信息完成同一场景类别下行为动作类别的归类，并按照启动动作、执行任务动作、输出结果动作的顺序依次排序输出，完成对各系统子需求的再次分类和排序。

S320：针对相同行为动作类别中的各系统子需求，根据各系统子需求的传输方式和传输对象，以预设排序规则对各系统子需求依次进行排序。

在本实施例的一些示例中，采用如下排序规则：

传输方式的优先级高于传输对象的优先级；

上传的优先级高于下传的优先级；

信号的优先级高于数据的优先级，数据的优先级高于命令的优先级；

需要说明的是，上述排序规则仅仅是本申请中优选的实施方式，设计者可以根据实际情况灵活的对预设排序规则进行调整，如对传输方式中上传和下传的之间优先级进行调整，或对传输对象中的信号、数据和命令之间的优先级进行调整。

在本实施例的又一示例中，在根据原始子需求得到与原始子需求对应的系统子需求之后，在针对同一场景类别下的各系统子需求，基于行为动作类别和传输内容依次进行排序之前，还包括：判断处于同一场景类别下的各系统子需求之间是否存在重复的情况或发生冲突。

在本实施例的一些示例中，判断处于同一场景类别下的各系统子需求之间是否存在重复的情况的处理流程为：

针对同一场景类别下的各系统子需求，

判断是否存在行为动作类别和性能指标均完全相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除多余的行为动作类别和性能指标分别完全相同的系统子需求，仅保留其中任意一个系统子需求。

判断处于同一场景类别下的各系统子需求之间是否存在冲突的处理流程为：

针对同一场景类别下的各系统子需求，判断是否存在行为动作类别和时间信息均相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除传输方式为下传的系统子需求，保留传输方式为上传的系统子需求。

若各行为动作类别和时间信息均相同的系统子需求的传输方式均为上传或者均为下传时，则判断各行为动作类别和时间信息均相同的系统子需求的传输对象是否一致；

若各行为动作类别和时间信息均相同的系统子需求的传输对象一致，则判定传输对象一致的上述多个系统子需求为相同的系统子需求，移除多余的行为动作类别和时间信息均相同的系统子需求，仅保留其中任意一个系统子需求；

若各行为动作类别和时间信息均相同的系统子需求的传输对象不一致，则判定传输对象一致的上述多个系统子需求为相同的系统子需求，按照预设排序规则进行排序即可。

S400：对排序后的各系统子需求生成对应的活动元素。

具体地，多个系统子需求与多个活动元素一对一设置；

本实施例中，活动元素用于表征用例下系统对应的行为，说明待构建系统的功能，以便于惯性产品执行具体的调用动作、发送信号动作、等待时间动作和控制动作等。设计者能够利用活动元素描述用例内部的逻辑流程，以便于设计者后续对惯性产品的活动流程进行构建。

具体地，针对同一场景类别下的各系统子需求，依次提取每一个系统子需求的具体语义内容；基于每一个系统子需求传输内容中的具体语义内容确定每一个系统子需求所对应的具体行为，再根据每一个系统子需求所对应的具体行为确定每一系统子需求的活动元素，以实现通过系统子需求拟合成活动元素的操作。

S500：按照顺序依次连接同一场景类别下各活动元素，生成对应的活动图，以实现待建模惯性产品的用例分析。

具体地，通过控制流（Control Flow）按顺序连接每一动作分类中所有生成的活动元素，生成活动逻辑流程；活动逻辑流程用来表示动作执行的先后顺序，以便于设计者后续对位于各个节点的活动元素的提取，提高系统建模的效率。

例如例四的系统子需求表达为：IMU在“电气性能地面测试”在“长时间内”进行“启动动作”时得到“接收地面通过信息处理器装订的测试数据”，输出“上传数据”至内部Flash存储区。

而例一中的系统子需求表达为：IMU在“电气性能地面测试”在“7200秒内”进行“执行启动动作”时温度上限不低于60℃，温度下限不高于-40℃；保温时间：2h；温变率不低于10℃/min；循环次数：组合级不少于10次（其中最后连续无故障检验次数不少于5次），设备级不少于5次（其中最后连续无故障检验次数不少于3次），得到“测试结果”，输出“上传测试结果数据”。

为了使本领域技术人员能够更好地对活动图的形成过程的理解，下面结合例一的系统子需求与例四的系统子需求进行具体阐述；

首先，计算机对系统子需求的具体语义内容和例四中的系统子需求的具体语义内容进行提取，得到例一中的系统子需求和例四中的系统子需求均归类于电气性能地面测试的场景类别，因此能够将例一中的系统子需求和例四中的系统子需求放置于同一用例下；

之后，根据预设排序规则判断例一中的系统子需求和例四中的系统子需求的前后排序；例一中的系统子需求对应行为动作类别为执行任务动作，例四中的系统子需求对应行为动作类别为启动动作；由于启动动作的优先级高于执行任务动作的优先级，因此，与例四中的系统子需求对应的活动元素的位置先于与例一中的系统子需求对应的活动元素的位置；具体排列方式可参考图5。

设计者能够通过活动图，直观地了解到同一场景类别下的系统能够进行的行为，并以此了解到能够利用该惯性产品执行哪些功能，完成对惯性产品的用例分析。

上述对系统子需求进行提取和分析的过程均由计算机执行，无需设计者手动对各场景类别下的多个系统子需求逐一分析、分类和排序；尤其适用于原始子需求内容非常多，且对原始子需求内容描述很全面的惯性产品的用例分析。

计算机相对于人脑的记忆更为强大，处理速度快，不必考虑到复杂难于执行的问题，设计者在对原始子需求内容很多的惯性产品的用例进行分析时，能够通过计算机装置预先对大量原始子需求进行处理；设计者只需对不合理的系统子需求进行信息补录和优化，即可完成对待构建系统用例的分析，从而能够提高对需求复杂的惯性产品用例进行分析时的效率。

参考图6，基于MBSE的惯性产品用例分析系统，包括获取模块1、分析模块2、排序模块3、活动生成模块4和活动图生成模块5，其中：

获取模块1的信号输出端与分析模块2的信号输入端通讯连接；获取模块1能够获取待建模惯性产品的原始需求，本实施例中，原始需求包括若干原始子需求；分析模块2能够对各原始子需求进行特征提取，以得到与原始子需求对应的系统子需求；具体地，系统子需求包括如下需求项目：场景类别、行为动作类别和传输内容；具体地，分析模块2直接将原始子需求中与各需求项目相对应的内容进行提取，转换成统一的格式输出，完成对原始子需求的分析。

分析模块2的信号输出端与排序模块3的信号输入端通讯连接，排序模块3的信号输出端与活动生成模块4的信号输入端通讯连接；

排序模块3能够对同一场景类别下的各系统子需求基于行为动作类别和传输内容依次进行排序；活动生成模块4能够对排序后的各系统子需求生成对应的活动元素，直接基于排序后的各系统子需求生成活动元素，以便于设计者后续对惯性产品的活动流程进行构建；设计者能够根据同一场景类别下的各系统子需求的活动元素及其排列的顺序，确定该用例下的系统模块拥有的行为，以确定系统能够实现的功能。

活动图生成模块5能够基于各所述活动元素生成活动图，设计者能够通过活动图，直观地观察到同一场景类别下的系统能够进行的行为，以便于待建模惯性产品的用例分析。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载执行时实现上述步骤。

所述计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请实施例基于MBSE的惯性产品用例方法可以通过计算机装置实现，计算机装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行基于MBSE的惯性产品用例方法的计算机程序。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，不应理解为对本申请的限制。本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于MBSE的惯性产品用例分析方法，其特征在于，所述基于MBSE的惯性产品用例分析方法包括：

获取待建模惯性产品的原始需求；所述原始需求包括若干原始子需求；

对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求；所述系统子需求包括如下需求项目：场景类别、行为动作类别、传输内容、时间信息和性能指标；

采用关键字信息识别的方式，通过预设的规则对各原始子需求进行特征提取；所述系统子需求具有唯一标识、名称和文本模式，所述系统子需求采用正则表达式进行表达；

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序；

对排序后的各所述系统子需求生成对应的活动元素；

按照顺序依次连接同一场景类别下各所述活动元素，生成对应的活动图，以实现所述待建模惯性产品的用例分析；

所述行为动作类别包括启动动作、执行任务动作和输出结果动作；所述传输内容包括传输方式和传输对象；

所述针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序的步骤包括：

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，按照所述启动动作、所述执行任务动作和所述输出结果动作的顺序，依次进行排序；

针对相同行为动作类别中的各所述系统子需求，根据各所述系统子需求的所述传输方式和所述传输对象，以预设排序规则对各所述系统子需求依次进行排序；

所述传输方式包括上传和下传，所述传输对象包括信号、数据和命令；所述预设排序规则包括：

所述传输方式的优先级高于所述传输对象的优先级；

所述上传的优先级高于所述下传的优先级；

所述信号的优先级高于所述数据的优先级，所述数据的优先级高于所述命令的优先级；

在所述对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求之后，在所述针对同一场景类别下各所述系统子需求，按照所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序之前，还包括：

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，

判断是否存在所述行为动作类别和所述性能指标均完全相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除多余的所述行为动作类别和所述性能指标分别完全相同的系统子需求，仅保留其中任意一个所述系统子需求；

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，判断是否存在所述行为动作类别和所述时间信息均相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除所述传输方式为下传的系统子需求，保留所述传输方式为上传的系统子需求。

2.根据权利要求1所述的基于MBSE的惯性产品用例分析方法，其特征在于，

所述对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求的步骤包括：

对各所述原始子需求进行特征提取，得到与所述原始子需求对应的初始系统子需求；

根据所述初始系统子需求中各所述需求项目的空置情况，判断所述初始系统子需求的类别；所述初始系统子需求的类别包括完善的初始系统子需求和待完善的初始系统子需求；

将所述完善的初始系统子需求作为所述系统子需求；

按照预设完善机制对所述待完善的初始系统子需求进行完善之后，作为所述系统子需求。

3.根据权利要求2所述的基于MBSE的惯性产品用例分析方法，其特征在于，所述待完善的初始系统子需求包括模糊系统子需求和不合理系统子需求；

所述根据所述初始系统子需求中各所述需求项目的空置情况，判断所述初始系统子需求的类别的步骤包括：

当所述初始系统子需求中的时间信息或行为动作类别存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述模糊系统子需求；

当所述初始系统子需求中的时间信息和行为动作类别均存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述不合理系统子需求；

当所述初始系统子需求中的场景类别、行为动作类别、传输内容中至少任意一项存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述不合理系统子需求；

当所述初始系统子需求中的所述需求项目均不存在空置时，判定所述初始系统子需求为所述完善的初始系统子需求。

4.根据权利要求3所述的基于MBSE的惯性产品用例分析方法，其特征在于，所述按照预设完善机制对所述待完善的初始系统子需求进行完善之后，作为所述系统子需求包括：

当所述待完善的初始系统子需求为所述模糊系统子需求时，确定所述待完善的初始系统子需求的空置需求项目；当所述空置需求项目为所述时间信息时，从各所述完善的初始系统子需求中筛选出与所述待完善的初始系统子需求的行为动作类别、性能指标和传输内容均相同的初始系统子需求，作为第一目标完善初始系统子需求；将所述第一目标完善初始系统子需求的时间信息自动填充到所述待完善的初始系统子需求的时间信息空置需求项目中，得到所述待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求；

当所述空置需求项目为所述行为动作类别时，从各所述完善的初始系统子需求中筛选出与所述待完善的初始系统子需求的场景类别、性能指标和传输内容均相同的初始系统子需求，作为第二目标完善初始系统子需求；将所述第二目标完善初始系统子需求的行为动作类别，自动填充到所述待完善的初始系统子需求的行为动作类别空置需求项目中，得到所述待完善的初始系统子需求对应的完善的初始系统子需求；

当所述待完善的初始系统子需求为所述不合理系统子需求时，基于所述不合理系统子需求生成提示信息，接收对所述提示信息的响应信息，以对所述待完善的初始系统子需求进行完善。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于MBSE的惯性产品用例分析方法，其特征在于，所述按照顺序依次连接同一场景类别下各所述活动元素，生成对应的活动图包括：

针对同一场景类别下的各所述活动元素，按照所述活动元素对应的所述系统子需求在该场景类别下的顺序进行排序；所述活动元素用于表征待构建系统的功能；

使用控制流按照顺序依次连接所述同一场景类别下的各所述活动元素，生成所述活动图。

6.基于MBSE的惯性产品用例分析系统，其特征在于，包括：

获取模块(1)，用于获取待建模惯性产品的原始需求；所述原始需求包括若干原始子需求；

分析模块(2)，用于对各所述原始子需求进行特征提取，以得到与所述原始子需求对应的系统子需求；所述系统子需求包括如下需求项目：场景类别、行为动作类别、传输内容、时间信息和性能指标；

采用关键字信息识别的方式，通过预设的规则对各原始子需求进行特征提取；所述系统子需求具有唯一标识、名称和文本模式，所述系统子需求采用正则表达式进行表达；

排序模块(3)，用于针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序；

所述行为动作类别包括启动动作、执行任务动作和输出结果动作；所述传输内容包括传输方式和传输对象；

所述针对同一场景类别下的各所述系统子需求，基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序的步骤包括：

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，按照所述启动动作、所述执行任务动作和所述输出结果动作的顺序，依次进行排序；

针对相同行为动作类别中的各所述系统子需求，根据各所述系统子需求的所述传输方式和所述传输对象，以预设排序规则对各所述系统子需求依次进行排序；

所述传输方式包括上传和下传，所述传输对象包括信号、数据和命令；所述预设排序规则包括：

所述传输方式的优先级高于所述传输对象的优先级；

所述上传的优先级高于所述下传的优先级；

所述信号的优先级高于所述数据的优先级，所述数据的优先级高于所述命令的优先级；

在所述分析模块(2)输出与所述原始子需求对应的系统子需求之后，在所述排序模块(3)针对同一场景类别下的各所述系统子需求基于所述行为动作类别和所述传输内容依次进行排序之前，还包括：

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，

判断是否存在所述行为动作类别和所述性能指标均完全相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除多余的所述行为动作类别和所述性能指标分别完全相同的系统子需求，仅保留其中任意一个所述系统子需求；

针对同一场景类别下的各所述系统子需求，判断是否存在所述行为动作类别和所述时间信息均相同的至少两个系统子需求；

若是，则移除所述传输方式为下传的系统子需求，保留所述传输方式为上传的系统子需求；

活动生成模块(4)，用于对排序后的各所述系统子需求生成对应的活动元素；

活动图生成模块(5)，用于基于各所述活动元素生成活动图，以实现所述待建模惯性产品的用例分析。

7.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述的基于MBSE的惯性产品用例分析方法。