一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法及系统，包括建立机载通信系统的运行分析层、系统分析层、逻辑分析层、物理实体分析层；通过研究机载通信系统可视化建模、模型仿真技术，采用基于MBSE标准的开源平台Capella，将系统表示为五个紧密相关的层级模型，构建机载通信系统可视化模型，实现对所研究对象的功能和需求验证，基于飞机通信系统结构化的表达方案，解决基于文档方法在参数获取及技术状态管理方面面临的问题，在设计早期就可以建立目标系统的模型，并通过模型逐步对系统整体方案进行分析和优化，最终确保各个子系统的性能指标设定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法及系统
本专利技术涉及数据链通信
，具体涉及一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法及系统。
技术介绍
机载航电系统是飞机上重要的子系统，直接关系到飞机的安全性、可靠性、先进性和生产成本。在传统的以文档为中心的设计模式下，系统的设计、制造、测试验证和生产等环节通过文本文档进行数据传递，很大几率会导致设计不够完整，各个设计部分交接困难，以至于后期的功能缺失。随着计算机及信息技术的发展，近年来，国际领先的航空企业在积极实践和推进“基于模型的系统工程(Model-BasedSystemEngineering，MBSE)”方法，利用图形化、结构化的方式将系统需求、功能、组成等描述为需求模型、功能模型、物理架构模型等，并且对其演化过程进行控制，以便于实现系统工程项目的设计与管理过程。限于和欧美工业基础的差距，国内在MBSE方法学、体系研发、应用推广等方面尚处于跟随状态，同等能力的系统工程从业人数呈现数量级的差距。本项技术采用MBSE方法及系统建模工具，面向未来先进民机的通信系统开展系统需求、设计、分析、验证和确认活动，以提高国产民机研发水平和管理效率。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法及系统，通过研究机载通信系统可视化建模、模型仿真技术，采用基于MBSE标准的开源平台Capella，将系统表示为五个紧密相关的层级模型，构建机载通信系统可视化模型，实现对所研究对象的功能和需求验证。本专利技术通过下述技术方案实现：本方案提供一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，包括：A.建立机载通信系统的运行分析层；B.建立机载通信系统的系统分析层；C.建立机载通信系统的逻辑分析层；D.建立机载通信系统的物理实体分析层；其中，建立机载通信系统的运行分析层，包括步骤：A1.确定机载通信系统运行任务、参与者和完成运行任务所需要的业务能力；A2.对各操作实体执行运行任务的过程进行分析；建立机载通信系统的系统分析层，包括步骤：B1.定义机载通信系统任务与系统功能之间的关系、参与者与系统功能的参与关系；B2.对机载通信系统功能进行细化；B3.对机载通信系统数据流进行分析得到完整的功能链与数据流；建立机载通信系统的逻辑分析层，包括步骤：C1.参照大型客机无线电通信系统架构开展逻辑架构设计并获得逻辑组件；C2.为各功能链分配对应的逻辑组件，将功能链合并得到逻辑结构体系图；建立机载通信系统的物理实体分析层，包括步骤：D1.基于机载通信系统的物理部件分解物理功能；D2.细化每个物理功能对应所需的具体物理部件；D3.以逻辑分析层中的功能链为基础，根据各物理部件所执行的物理功能，以串联的方式连接各物理部件完成部件之间的交互得到物理架构图。进一步优化方案为，机载通信系统运行任务包括：维修机体任务、航班运营调控任务、空中交通管制任务和飞行内话任务。进一步优化方案为，参与者包括但不限于：维修系统、航空公司、地面管制者、飞行员和乘务工作人员。进一步优化方案为，所述机载通信系统任务主要包括但不限于：地空通信任务、航空公司运营控制任务、空中交通管制任务。进一步优化方案为，对机载通信系统功能进行细化分为飞机外部通信系统功能和飞机内部通信系统功能，外部通信系统功能包括但不限于：提供地空通信方案、飞机交通管制、飞机运营管制；飞机内部通信系统功能包括但不限于：提供机内通信、数据通信管理、调谐控制。进一步优化方案为，C1中逻辑组件包括但不限于：高频通信子系统、甚高频通信子系统、卫星通信子系统、数据通信管理子系统、调谐控制子系统、音频管理子系统。进一步优化方案为，B3中功能链与数据流包括但不限于：服务内话通信功能链、接收飞行数据功能链、提供飞行内话通信功能链、收到选择呼叫请求功能链、选择通信模式和频率功能链、卫星通信功能链、高频通信功能链图和甚高频通信功能链。进一步优化方案为，A2中对各操作实体分析执行运行任务的过程进行分析时对运行任务的各个阶段都进行分析。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种基于Capella平台的机载通信系统建模系统，包括：运行分析层工具建立机载通信系统的运行分析层模型；系统分析层工具建立机载通信系统的系统分析层模型；逻辑分析层工具建立机载通信系统的逻辑分析层模型；物理实体分析层工具建立机载通信系统的物理实体分析层模型；其中，运行分析层工具执行动作包括：确定机载通信系统运行任务、参与者和完成运行任务所需要的业务能力；对各操作实体分析执行运行任务的过程进行分析；系统分析层工具执行动作包括：定义机载通信系统任务与系统功能之间的关系、参与者与系统功能的参与关系；对机载通信系统功能进行细化；对机载通信系统数据流进行分析得到完整的功能链与数据流；逻辑分析层工具执行动作包括：参照大型客机无线电通信系统架构开展逻辑架构设计并获得逻辑组件；为各功能链分配对应的逻辑组件，将功能链合并得到逻辑结构体系图；物理实体分析层工具执行动作包括：基于机载通信系统的物理部件分解物理功能；细化每个物理功能对应所需的具体物理部件；以逻辑分析层中的功能链为基础，根据各物理部件所执行的物理功能，以串联的方式连接各物理部件完成部件之间的交互得到物理架构图。通过研究机载通信系统可视化建模、模型仿真技术，采用基于MBSE标准的开源平台Capella，将系统表示为多个紧密相关的层级模型，构建机载通信系统可视化模型，实现对所研究对象的功能和需求验证。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术提出的一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法及系统，基于飞机通信系统结构化的表达方案，解决基于文档方法在参数获取及技术状态管理方面面临的问题；在设计早期就可以建立目标系统的模型，并通过模型逐步对系统整体方案进行分析和优化，最终确保各个子系统的性能指标设定；以模型为中心的方法，可表示系统不同程度的保真度，增强了可追溯性和一致性并且具备通过检查模型验证架构完整性和正确性的能力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。图1是本专利技术机载通信系统模型构架示意图；图2是本专利技术机载通信系统的运行场景模型示意图；图3是本专利技术机载通信系统的任务能力模型示意图；图4是本专利技术机载通信系统的逻辑功能分解模型效果示意图；图4.1是逻辑功能分解模型效果局部示意图A；图4.2是逻辑功能分解模型效果局部示意图B；图4.3是逻辑功能分解模型效果局部示意图C；图4.4是逻辑功能分解模型效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，其特征在于，包括：/nA.建立机载通信系统的运行分析层；/nB.建立机载通信系统的系统分析层；/nC.建立机载通信系统的逻辑分析层；/nD.建立机载通信系统的物理实体分析层；/n其中，建立机载通信系统的运行分析层，包括步骤：/nA1.确定机载通信系统运行任务、参与者和完成运行任务所需要的业务能力；/nA2.对各操作实体执行运行任务的过程进行分析；/n建立机载通信系统的系统分析层，包括步骤：/nB1.定义机载通信系统任务与系统功能之间的关系、参与者与系统功能的参与关系；/nB2.对机载通信系统功能进行细化；/nB3.对机载通信系统数据流进行分析得到完整的功能链与数据流；/n建立机载通信系统的逻辑分析层，包括步骤：/nC1.参照大型客机无线电通信系统架构开展逻辑架构设计并获得逻辑组件；/nC2.为各功能链分配对应的逻辑组件，将功能链合并得到逻辑结构体系图；/n建立机载通信系统的物理实体分析层，包括步骤：/nD1.基于机载通信系统的物理部件分解物理功能；/nD2.细化每个物理功能对应所需的具体物理部件；/nD3.以逻辑分析层中的功能链为基础，根据各物理部件所执行的物理功能，以串联的方式连接各物理部件完成部件之间的交互得到物理架构图。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，其特征在于，包括：
A.建立机载通信系统的运行分析层；
B.建立机载通信系统的系统分析层；
C.建立机载通信系统的逻辑分析层；
D.建立机载通信系统的物理实体分析层；
其中，建立机载通信系统的运行分析层，包括步骤：
A1.确定机载通信系统运行任务、参与者和完成运行任务所需要的业务能力；
A2.对各操作实体执行运行任务的过程进行分析；
建立机载通信系统的系统分析层，包括步骤：
B1.定义机载通信系统任务与系统功能之间的关系、参与者与系统功能的参与关系；
B2.对机载通信系统功能进行细化；
B3.对机载通信系统数据流进行分析得到完整的功能链与数据流；
建立机载通信系统的逻辑分析层，包括步骤：
C1.参照大型客机无线电通信系统架构开展逻辑架构设计并获得逻辑组件；
C2.为各功能链分配对应的逻辑组件，将功能链合并得到逻辑结构体系图；
建立机载通信系统的物理实体分析层，包括步骤：
D1.基于机载通信系统的物理部件分解物理功能；
D2.细化每个物理功能对应所需的具体物理部件；
D3.以逻辑分析层中的功能链为基础，根据各物理部件所执行的物理功能，以串联的方式连接各物理部件完成部件之间的交互得到物理架构图。


2.根据权利要求1所述的一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，其特征在于，机载通信系统运行任务包括但不限于：维修机体任务、航班运营调控任务、空中交通管制任务和飞行内话任务。


3.根据权利要求2所述的一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，其特征在于，参与者包括但不限于：维修系统、航空公司、飞行员、地面管制者和乘务工作人员。


4.根据权利要求1所述的一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，其特征在于，所述机载通信系统任务主要包括但不限于：地空通信任务、航空公司运营控制任务、空中交通管制任务。


5.根据权利要求1所述的一种基于Capella平台的机载通信系统建模方法，其特征在于，对机载通信系统功能进行细化分为飞机外部通信系统功能和飞机内部通信系统功能，外部通信系统功能包括但不限于：提供地空通信方案、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚待艳，米丽娅，
申请(专利权)人：中电科航空电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51