一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于MBSE的指挥控制系统分布式仿真方法


[0001]本专利技术属于系统建模
，具体涉及一种基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法
。

技术介绍

[0002]指挥控制系统具有复杂性高
、
协同专业多
、
设计周期长
、
开发效率低
、
实时性要求高和迭代演化的特点；作为现代化防空体系的核心，指挥和控制防空作战的综合性指挥控制系统旨在实现对空中目标的监视
、
识别
、
追踪和拦截等作战行动
。
随着功能不断地完善，指挥控制系统也日益复杂，基于文本的系统工程
(TSE)
逐渐无法应对挑战，传统的指挥控制系统总体设计多数基于文档进行多专业的协同设计，且对应不同作战场景下系统的设计需求会动态变化，但系统软硬件往往由不同团队负责，在具体设计过程中可能存在一定的割裂现象，导致系统方案响应较慢，造成了总体设计过程协调反复迭代
、
系统设计信息孤岛
、
更改设计周期长
、
开发效能低的问题
。
[0003]基于模型的系统工程
(Model
‑
Based Systems Engineering
，
MBSE)
正是在这种背景下提出来的，通过图形化的语言，以模型替代文档，减少基于文本的系统工程的设计缺陷
。MBSE
使用形式化的模型来支持系统设计
、
分析
、
开发和验证，这些活动从概念性设计阶段开始持续贯穿到设计开发以及后续维护的所有生命周期阶段，开发周期各个阶段之间也具有良好的追溯性
。
通过采用
MBSE
方法，可以有效缩短复杂系统研发的周期，提高设计研发效率和质量，节约研发成本
。
[0004]因此，亟需提出一种基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，提高指挥控制系统的总体协同设计效能，缩短系统设计生命周期，同时为现代武器装备体系的总体设计储备技术
。

技术实现思路

[0005]针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，以解决传统分布式仿真方法中设计一致性不强，需求可追溯性较差
、
设计信息可重用性不足的技术问题
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的一种基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，步骤如下：
[0008]1)
根据用户需求，分析指挥控制系统的需求及制定作战场景，对系统需求进行建模分析，绘制系统需求图和用例图；
[0009]2)
基于指挥控制系统的顶层功能，进行系统功能分解和分析，将功能分配到不同子系统，建立系统行为模型，包括：使用活动图描述各子系统行为，顺序图描述子系统之间的交互，并完成系统需求追溯矩阵，进行需求跟踪；
[0010]3)
分析各子系统活动图，划分子系统工作状态，定义子系统中对象的状态转换和事件触发条件，通过状态机图描述子系统行为和状态转换关系；
[0011]4)
根据各子系统功能需求，定义子系统组成元素，采用
SysML
与
UML
结合的方式，建立系统结构模型，包括：将子系统划分为软件和硬件组件，定义组件之间的接口和交互方式
、
系统间数据流
、
消息传递
、
函数调用，并绘制系统模块定义图和内部模块图；
[0012]5)
对各子系统进行基于
HLA(High
‑
Level Architecture)
的代码转换，并进行系统分布式仿真；
[0013]6)
优化系统设计方案，根据步骤
5)
中的仿真结果，对设计方案中的功能
、
系统结构模型以及参数进行调整
。
[0014]进一步地，所述步骤
1)
中分析指挥控制系统的需求和制定作战场景，确定指挥控制系统的功能需求
、
性能指标以及仿真所需的作战场景，具体步骤如下：
[0015]11)
分析指挥控制系统的需求信息，包括用户需求
、
技术需求，确定指挥控制系统的功能需求，包括目标检测与跟踪
、
战术决策
、
指挥与控制；确定指挥控制系统的性能需求，包括响应时间
、
准确性
、
可靠性；考虑指挥控制系统作战的限制条件，包括研发成本限制
、
环境限制；
[0016]12)
分析指挥系统的应用环境和使用场景，包括对敌作战
、
战备值班
、
训练和维护，确定系统作战场景和应急情况，考虑不同作战场景下指挥控制系统的需求和行为变化；
[0017]13)
使用系统建模工具
(
如
MagicDraw、Rhapsody)
绘制指挥控制系统需求图，标识系统的主要功能和子功能；
[0018]14)
根据指挥控制系统的需求和作战场景，绘制用例图，明确系统顶层功能及参与者与系统的交互
。
[0019]进一步地，所述步骤
2)
具体包括：
[0020]21)
细化分解指挥控制系统顶层用例图，确定指挥控制系统顶层功能
(
目标监测与识别
、
指挥决策
、
作战方案制定
、
通信与信息交换
、
态势显示等
)
，将功能分配到不同的子系统中，子系统包括：指挥决策系统
、
数据处理系统
、
数据存储系统及通信系统；
[0021]22)
绘制活动图，显示系统内部的活动流程和操作，表示各个活动的执行顺序
、
条件分支，描述子系统承担的功能和行为；绘制顺序图，描述各个子系统之间的交互和信息传递；
[0022]23)
绘制需求追溯矩阵，确保系统需求的完整性和一致性，将功能需求和系统功能相关联，确保每个功能都能追溯到其来源
。
[0023]进一步地，所述步骤
21)
中的子系统具体包括：
[0024]指挥决策系统，用于提供战术决策支持的工具和信息，协调和调度各作战单位，确保信息的传递和指令的执行，制定战术指令和行动计划；
[0025]数据处理系统，用于对从各传感器和数据源获取的原始数据进行处理和过滤，减少噪声和提高数据质量；用于将来自不同传感器
、
数据源的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，其特征在于，步骤如下：
1)
根据用户需求，分析指挥控制系统的需求及制定作战场景，对系统需求进行建模分析，绘制系统需求图和用例图；
2)
基于指挥控制系统的顶层功能，进行系统功能分解和分析，将功能分配到不同子系统，建立系统行为模型，包括：使用活动图描述各子系统行为，顺序图描述子系统之间的交互，并完成系统需求追溯矩阵，进行需求跟踪；
3)
分析各子系统活动图，划分子系统工作状态，定义子系统中对象的状态转换和事件触发条件，通过状态机图描述子系统行为和状态转换关系；
4)
根据各子系统功能需求，定义子系统组成元素，采用
SysML
与
UML
结合的方式，建立系统结构模型，包括：将子系统划分为软件和硬件组件，定义组件之间的接口和交互方式
、
系统间数据流
、
消息传递
、
函数调用，并绘制系统模块定义图和内部模块图；
5)
对各子系统进行基于
HLA
的代码转换，并进行系统分布式仿真；
6)
优化系统设计方案，根据步骤
5)
中的仿真结果，对设计方案中的功能
、
系统结构模型以及参数进行调整
。2.
根据权利要求1所述的基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，其特征在于，所述步骤
1)
中分析指挥控制系统的需求和制定作战场景，确定指挥控制系统的功能需求
、
性能指标以及仿真所需的作战场景，具体步骤如下：
11)
分析指挥控制系统的需求信息，包括用户需求
、
技术需求，确定指挥控制系统的功能需求，包括目标检测与跟踪
、
战术决策
、
指挥与控制；确定指挥控制系统的性能需求，包括响应时间
、
准确性
、
可靠性；考虑指挥控制系统作战的限制条件，包括研发成本限制
、
环境限制；
12)
分析指挥系统的应用环境和使用场景，包括对敌作战
、
战备值班
、
训练和维护，确定系统作战场景和应急情况，考虑不同作战场景下指挥控制系统的需求和行为变化；
13)
使用系统建模工具绘制指挥控制系统需求图，标识系统的主要功能和子功能；
14)
根据指挥控制系统的需求和作战场景，绘制用例图，明确系统顶层功能及参与者与系统的交互
。3.
根据权利要求1所述的基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，其特征在于，所述步骤
2)
具体包括：
21)
细化分解指挥控制系统顶层用例图，确定指挥控制系统顶层功能，将功能分配到不同的子系统中，子系统包括：指挥决策系统
、
数据处理系统
、
数据存储系统及通信系统；
22)
绘制活动图，显示系统内部的活动流程和操作，表示各个活动的执行顺序
、
条件分支，描述子系统承担的功能和行为；绘制顺序图，描述各个子系统之间的交互和信息传递；
23)
绘制需求追溯矩阵，确保系统需求的完整性和一致性，将功能需求和系统功能相关联，确保每个功能都能追溯到其来源
。4.
根据权利要求3所述的基于
MBSE
的指挥控制系统分布式仿真方法，其特征在于，所述步骤
21)
中的子系统具体包括：指挥决策系统，用于提供战术决策支持的工具和信息，协调和调度各作战单位，确保信息的传递和指令的执行，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩云，孙宇，吴钇达，贾一帆，张基瑞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：