基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法技术

本发明专利技术公开了基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，涉及航天器综合电子技术领域，解决了传统数据流图难以表达复杂航天器系统构件内部模块以及构件之间的数据传递关系问题。包括如下步骤：针对航天器软件中的数据，构建动态的数据流图。对动态的数据流图进行构件需求分析，获得数据流图中的构件。针对数据流图中的构件进行构件概要设计。依据构件概要设计，对构件建立构件模型，构件模型用于在后续有工具支持后，进行可视化组装过程中的构件验证。过程中的构件验证。过程中的构件验证。

【技术实现步骤摘要】
基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法


[0001]本专利技术涉及航天器综合电子
，具体涉及基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法。

技术介绍

[0002]传统航天器在进行航天器软件设计时，一般是采用静态的数据流分析方法进行需求分析，然后依据需求分析结果进行概要设计和详细设计。上述方法有如下不足：
[0003]1)新型航天器应用大量国际先进标准如空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准时，系统较为复杂，数据流路径较多，传统静态的数据流图难以描述清楚软件构件内部或者软件构件之间的关系。
[0004]2)难以支持构件内部处理过程以及构件之间信息流的仿真。
[0005]目前尚未有技术方案能够解决以上问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，解决了传统数据流图难以表达复杂航天器系统构件内部模块以及构件之间的数据传递关系问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供的基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，包括如下步骤：
[0008]针对航天器软件中的数据，构建动态的数据流图。
[0009]对动态的数据流图进行构件需求分析，获得数据流图中的构件。
[0010]针对数据流图中的构件进行构件概要设计。
[0011]依据构件概要设计，对构件建立构件模型，构件模型用于在后续有工具支持后，进行可视化组装过程中的构件验证。
[0012]进一步地，针对航天器软件中的数据，构建动态的数据流图，包括如下内容：
[0013]STEP(1)针对航天器软件中的数据，依据常规数据流图的构建方法，结合数据的数据处理过程、数据存储、数据流向、数据表示方法构建初始数据流图；
[0014]STEP(2)在初始数据流图中增加用带步骤序号1，2，3
…
的执行步骤箭头。
[0015]STEP(3)在增加了执行步骤箭头的初始数据流图中，增加步骤执行的地址标识，S表示步骤在源端执行，D表示步骤在目的端执行。
[0016]STEP(4)在对初始数据流图的文字描述中，对于每个原语，依据步骤分别描述其前台处理过程，并按步骤描述软件后台执行过程；
[0017]STEP(5)对于初始数据流图中的每个处理过程，按照输入、处理、输出分别进行描述，获得动态的数据流图。
[0018]进一步地，针对数据流图中的构件进行构件概要设计，具体包括如下步骤：
[0019]将动态的数据流图中对应的处理过程转化为软件模块。
[0020]将动态的数据流图中的数据存储转化为构件内部的数据结构。
[0021]将动态的数据流图中的构件对外提供的原语以及需要其它构件提供的原语，转化为构件对外提供的接口以及所需接口。
[0022]进一步地，依据构件概要设计，对构件建立构件模型，所建立的构件模型至少包含三个侧面：构件接口侧面、路径侧面以及性能侧面。
[0023]进一步地，构件接口侧面，用于描述构件的对外接口以及可配置的参数；构件的接口侧面包含三类接口，分别为构件配置及初始化接口、构件对外提供接口以及构件需要的外部接口；
[0024]路径侧面，每一层的构件一般对上层提供接口，同时需要下层的接口进行数据的投递，为每个构件建立路径侧面后，构件模型以数据为驱动，根据输入数据进行路径选择，通过不同的接口传输数据；系统通过构件模型搭建后，通过系统的任意一个接口输入数据并仿真运行，得到该数据在系统各设备间，以及设备内部各构件间的数据流。
[0025]性能侧面，用于验证系统采用构件组装后，由于数据在多个构件甚至多个设备中进行传递，数据在系统中的整体处理时间等性能是否满足要求。
[0026]有益效果：
[0027]1)本专利技术提供的基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，支持对软件构件进行动态数据流分析，便于开发人员直观的了解软件构件在不同输入条件下的信息流路径，以及复杂系统不同构件之间的接口和信息流关系。基于此种数据流图，可以在需求阶段通过测试用例的设计对数据流图的正确性进行验证。不仅可以表示常规数据流图中描述的静态处理关系，还可表示在源端和目的端软件的动态执行和交互过程。
[0028]2)本专利技术提供的基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，通过构件模型侧面的建立，后续基于软件可视化组装与仿真验证工具，可以在从构件库中选择构件后，对构件的正确性以及适应性进行验证，解决前面所提的构件验证问题，使基于软件构件的可视化组装成为可能。
[0029]3)本专利技术提供了基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，支持软件的构件化设计，提高软件的重用性。
附图说明
[0030]图1是传输层的构件动态数据流示意图；
[0031]图2是软件构件接口设计图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0033]本专利技术提供了一种基于动态数据流分析的航天器软件构件设计方法，该方法用于设计航天器软件构件。以星载空间包协议构件设计为例，包括如下步骤：
[0034]步骤1、构件需求分析
[0035]通过动态的数据流图(通用方法)进行构件需求分析，该数据流图的主要规则为：
[0036](1)数据处理过程、数据存储、数据流向、数据表示方法与常规数据流图一致；
[0037](2)在图中增加用带步骤序号1，2，3
…
的粗线箭头，表示执行步骤；
[0038](3)在图中增加步骤执行的地址标识，S表示步骤在源端执行，D表示步骤在目的端执行；
[0039](4)在对数据流图的文字描述中，对于每个原语，依据步骤分别描述其前台处理过程，并在必要时按步骤描述软件后台执行过程；
[0040](5)对于数据流图中的每个处理过程，按照输入、处理、输出分别进行描述。
[0041]以软件体系架构中的传输层空间包协议构件为例，其数据流图如图1所示。
[0042]图中(1S)、(2S)、(3S)为用户通过空间包的PACKET.Request原语发送一个空间包到底层的步骤，其描述如下(出于篇幅考虑，此处略去了一些算法、参数以及处理过程的细节)：
[0043]源端前台执行过程：
[0044](1S)空间包发送接口接受上层用户调用，传入空间包路由输出处理。
[0045](2S)空间包路由输出处理查询路由表得到路由信息，并将空间包连同路由信息传递到包输出，若包输出失败且次数不超过最大次数则将数据放入输出包队列。
[0046](3S)包输出调用低层的子网包业务原语发送数据。
[0047]源端后台执行过程：
[0048](4S)空间包路由后台任务周期性从输出包队列中取出选中的数据单元，提交给空间包路由输出。
[0049]PACKET.Indica本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，其特征在于，包括如下步骤：针对航天器软件中的数据，构建动态的数据流图；对所述动态的数据流图进行构件需求分析，获得数据流图中的构件；针对数据流图中的构件进行构件概要设计；依据构件概要设计，对构件建立构件模型，所述构件模型用于在后续有工具支持后，进行可视化组装过程中的构件验证。2.如权利要求1所述的基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，其特征在于，所述针对航天器软件中的数据，构建动态的数据流图，包括如下内容：STEP(1)针对航天器软件中的数据，依据常规数据流图的构建方法，结合数据的数据处理过程、数据存储、数据流向、数据表示方法构建初始数据流图；STEP(2)在所述初始数据流图中增加用带步骤序号1，2，3
…
的执行步骤箭头；STEP(3)在增加了执行步骤箭头的初始数据流图中，增加步骤执行的地址标识，S表示步骤在源端执行，D表示步骤在目的端执行；STEP(4)在对所述初始数据流图的文字描述中，对于每个原语，依据步骤分别描述其前台处理过程，并按步骤描述软件后台执行过程；STEP(5)对于初始数据流图中的每个处理过程，按照输入、处理、输出分别进行描述，获得动态的数据流图。3.如权利要求1或2所述的基于动态数据流图的航天器软件构件需求分析及建模方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：何熊文，徐明伟，周志成，詹盼盼，阎冬，顾明，程博文，齐征，杨丽君，李佳津，李文娟，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：