基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型及构建方法,涉及系统工程技术领域。解决现有航天飞行器系统存在存出错率高且且效率低的问题。系统架构模型的构建方法为：确定客户需求，然后构建运行概念，得到顶层需求；将顶层需求分类，得到功能需求和设计参数；根据功能需求，得到功能用例，并将功能需求分配功能用例，将功能用例分配设计参数；细化功能用例的流程，得到子行为，将子行为以泳道形式分配设计参数，创建分配矩阵，然后进行解耦，若为非耦合矩阵，则构建设计参数具有的新功能需求和新设计参数，若不是，则重新设计所述功能需求和所述设计参数，进而得到系统架构模型。本发明专利技术适用于复杂航天器的总体设计领域。明适用于复杂航天器的总体设计领域。明适用于复杂航天器的总体设计领域。
【技术实现步骤摘要】
基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型及构建方法
[0001]本专利技术涉及系统工程
技术介绍
[0002]空间飞行器是具有高风险的复杂系统，其具有紧密耦合的子系统和复杂的相互作用。由于空间任务的多学科性质，它们在需求、设计等方面表现出高度复杂性，而且难以管理，这与较高的航天器成本和较低的任务成功率有关。
[0003]在航天飞行器中，系统的特点是大量子系统的紧密集成，包括多个领域，如机械、电气、控制和软件等，使得航天飞行器的系统高度复杂。航天器系统存在大量子系统集成，分系统间的功能耦合会影响系统设计流程，进而影响设计结果。
[0004]现有基于文档航天器系统，为传统的系统工程，航天器涉及到多种学科，因此往往需要多个部门协作设计，然后汇总到总体部门。现在的系统工程通常是各个部门内部利用计算机辅助设计，如有限元分析结构、matlab分析控制。而跨部门之间通常传递文件来进行交流，如接口文件、规范文件、需求文件等等，且最终的文件数目将是庞大的。这就带来了传递的不一致或遗漏，一个内容的修改带来的影响需要在每一个文件中进行查找，容易出错且修改或查找错误需要在每一个文件中进行查找，导致耗费时间长，效率低下。
[0005]因此，综上所述，现有航天器系统存出错率高且且效率低的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术解决现有航天飞行器系统存在存出错率高且且效率低的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，所述方法为：
[0009]S1、确定客户需求，根据所述客户需求构建整个任务的运行概念；
[0010]S2、根据所述运行概念，得到完成任务的顶层需求；
[0011]S3、采用建模语言SysML将所述顶层需求进行构造型分类，得到功能需求FR和设计参数DP；
[0012]S4、根据所述功能需求FR得到功能用例，并将所述功能需求FR分配所述功能用例，同时将所述功能用例分配一个主要的设计参数DP；
[0013]S5、细化所述功能用例的流程，得到所述功能用例所具备的子行为，将所述子行为以泳道形式分配所述设计参数DP，得到含有子行为的设计参数；
[0014]S6、根据所述含有子行为的设计参数创建分配矩阵，根据所述分配矩阵得到所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵；
[0015]S7、对所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵进行解耦，确认解耦之后的矩阵是否为非耦合矩阵，若是，则按顺序构建设计参数DP具有的新功能需求和新设计参数，将所述新功能需求的功能用例对应所述新功能需求，若不是，则重新设计所述功能需求FR和
所述设计参数DP；
[0016]S8、重复步骤S3至步骤S7，直至功能需求FR与设计参数DP不可继续分解，得到系统架构模型。
[0017]进一步，还有一种优选实施例，上述步骤S1具体为：
[0018]建模语言SysML使用模块定义图、内部模块图和用例图对所述用户需求进行建模，得到所述运行概念。
[0019]进一步，还有一种优选实施例，上述步骤S2中的顶层需求包括系统指标、系统功能、任务约束和设计边界。
[0020]进一步，还有一种优选实施例，上述步骤S3具体为：
[0021]建模语言SysML根据所述顶层需求的ID、文本和表征功能的短语，得到所述功能需求FR；
[0022]根据所述建模语言SysML的模块定义图得到所述设计参数DP。
[0023]进一步，还有一种优选实施例，上述步骤S5具体为：
[0024]建模语言SysML构建每个所述功能用例对应的活动图，根据所述活动图细化所述功能用例的流程，得到所述功能用例所具备的子行为，将所述子行为以泳道形式分配所述设计参数DP，得到含有子行为的设计参数。
[0025]进一步，还有一种优选实施例，上述步骤S6具体为：
[0026]建模语言SysML根据所述含有子行为的设计参数，创建活动分配模块的分配矩阵，纵行选择所述功能用例所在包的活动，横行选择具有所述设计参数DP的模块，将所有功能用例的活动进行折叠，得到所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵。
[0027]进一步，还有一种优选实施例，上述步骤S7具体为：
[0028]对所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵进行解耦，若是对角阵或三角阵矩阵，则按顺序构建设计参数DP具有的新功能需求和新设计参数，根据所述新功能需求，得到新功能用例，所述新功能用例分配所述新功能需求，若不是，则重新设计所述功能需求FR和所述设计参数DP。
[0029]本专利技术提供一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型，所述模型包括：
[0030]单元1：用于确定客户需求，根据所述客户需求构建整个任务的运行概念的存储装置；
[0031]单元2：用于根据所述运行概念，得到完成任务的顶层需求的存储装置；
[0032]单元3：用于建模语言SysML将所述顶层需求进行构造型分类，得到功能需求FR和设计参数DP的存储装置；
[0033]单元4：用于根据所述功能需求FR，得到功能用例，并将所述功能需求FR分配所述功能用例，同时将所述功能用例分配一个主要的设计参数DP的存储装置；
[0034]单元5：用于细化所述功能用例的流程，得到所述功能用例所具备的子行为，将所述子行为以泳道形式分配所述设计参数DP的存储装置；
[0035]单元6：用于根据所述子行为以泳道形式分配所述设计参数DP，创建分配矩阵，根据所述分配矩阵得到所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵的存储装置；
[0036]单元7：用于对所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵进行解耦，确认解耦之后的矩阵是否为非耦合矩阵，若是，则按顺序构建设计参数DP具有的新功能需求和新设计
参数，将所述新功能需求的功能用例对应所述新功能需求，若不是，则重新设计所述功能需求FR和所述设计参数DP的存储装置；
[0037]单元8：用于重复单元3至单元7，直至功能需求FR与设计参数DP不可继续分解，得到系统架构模型的存储装置。
[0038]本专利技术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，该计算机程序被处理器运行时执行上述任意一项所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法。
[0039]本专利技术提供一种计算机设备，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行上述任意一项所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法。
[0040]本专利技术的有益效果为：
[0041]与现有技术相比，本专利技术产生了如下个优点：
[0042]1、现有航天飞行器采用基于文档的系统工程，跨部门之间通常用传递文件来进行交流，如接口文件、规范文件、需求文件等等，且最终本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，其特征在于，所述方法为：S1、确定客户需求，根据所述客户需求构建整个任务的运行概念；S2、根据所述运行概念，得到完成任务的顶层需求；S3、采用建模语言SysML将所述顶层需求进行构造型分类，得到功能需求FR和设计参数DP；S4、根据所述功能需求FR得到功能用例，并将所述功能需求FR分配所述功能用例，同时将所述功能用例分配一个主要的设计参数DP；S5、细化所述功能用例的流程，得到所述功能用例所具备的子行为，将所述子行为以泳道形式分配所述设计参数DP，得到含有子行为的设计参数；S6、根据所述含有子行为的设计参数创建分配矩阵，根据所述分配矩阵得到所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵；S7、对所述功能用例至所述设计参数DP的分配矩阵进行解耦，确认解耦之后的矩阵是否为非耦合矩阵，若是，则按顺序构建设计参数DP具有的新功能需求和新设计参数，将所述新功能需求的功能用例对应所述新功能需求，若不是，则重新设计所述功能需求FR和所述设计参数DP；S8、重复步骤S3至步骤S7，直至功能需求FR与设计参数DP不可继续分解，得到系统架构模型。2.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：建模语言SysML使用模块定义图、内部模块图和用例图对所述用户需求进行建模，得到所述运行概念。3.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤S2中的顶层需求包括系统指标、系统功能、任务约束和设计边界。4.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：建模语言SysML根据所述顶层需求的ID、文本和表征功能的短语，得到所述功能需求FR；根据所述建模语言SysML的模块定义图得到所述设计参数DP。5.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：建模语言SysML构建每个所述功能用例对应的活动图，根据所述活动图细化所述功能用例的流程，得到所述功能用例所具备的子行为，将所述子行为以泳道形式分配所述设计参数DP，得到含有子行为的设计参数。6.根据权利要求1所述的一种基于MBSE的飞行器公理化设计的系统架构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：建模语言SysML根据所述含有子行为的设计参数，创建活动分配模块的分配矩阵，...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏承，张玉彤，岳程斐，曹喜滨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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