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基于MBSE的复杂电子系统顶层设计与迭代开发解决方案—电子系统开发得力助手

        随着电子技术的不断进步,综合电子系统(如航空电子系统)已经成为武器装备或交通工具上十分关键的组成部分,对提高整体的性能和安全性、降低系统全生命周期成本起到关键的作用。与此同时,电子系统的功能越来越复杂,传统的开发方法很难适应更快的开发周期和更高的可靠性和安全性的需要。采用基于模型的系统工程(MBSE)设计思想,可以很好地解决传统的开发流程面临的问题。
解决方案
        按照MBSE的理论,采用模型对电子系统的顶层设计进行描述,可以使设计开发的成果在不同阶段得到高度复用,实现各阶段的平滑过渡:
• 保证设计的一致性,避免重复性的劳动,提高工作效率;
• 帮助工程师摆脱代码编写和底层调试等繁杂琐碎的工作,集中精力关注于系统设计;
• 在设计过程中持续对设计进行验证,保证设计的正确和可靠。
        综合电子系统顶层设计和验证的总体流程如下图所示:

 


        综合电子系统的顶层设计与验证的工作流程,可大体分为五个阶段:任务设计与功能分解阶段、人机交互设计阶段、系统级设计与验证阶段、接口级设计与验证阶段、总线仿真和验证阶段。在每个设计验证阶段,基于V模式的设计确认与验证贯穿始终。
• 任务设计与功能分解阶段
        在任务设计与功能分解阶段,设计人员主要通过对战场需求的分析,完成战场需求到整机需求的迁移,战场任务到整机任务的迁移,整机需求到综合电子系统需求的分解,获得各种任务剖面。
• 人机交互设计阶段
        在人机交互设计阶段,设计人员的主要任务是将面向任务剖面的电子系统功能需求转换为虚拟的POP设计界面,快速搭建乘员操作界面原型,与乘员进行需求沟通,使得需求分析的结果得到最终用户的确认。
• 系统级设计与验证阶段
        在系统级设计阶段,主要工作是针对每一项任务剖面,对系统工作流进行分解,描述系统边界,抽象系统划分,定义系统之间交互的变量,在全数字的环境下进行仿真验证,根据仿真结果,对模型进行设计迭代,确保实现了对应任务剖面的功能需求。
• 接口级设计与验证阶段
        在完成系统级设计并验证通过的基础上,继续对任务剖面模型细化,设计各个电子系统之间的总线类型和总线接口,将系统之间交互的变量分配到各个系统之间的ICD接口上,同时,细化系统模型内部逻辑和算法,完成DD设计。
• 总线仿真和验证阶段
        在完成接口级设计与并验收通过的基础上,利用实时仿真手段,将各个仿真迁移到主仿真服务器,使用POP运行界面和仿真监控界面,通过高速以太网控制实时仿真的各模型,通过专用的总线采集监控设备,直接面向真实的物理总线,对总线上传输的数据进行实时采集、解析、显示、存储、回放等操作,从外部数据接口验证设计与需求的符合性。

主要功能
        基于MBSE的综合电子系统顶层设计和验证解决方案主要实现了如下功能:
• 通过条目化的需求管理工具,实现对需求的管理,在设计过程中对需求覆盖程度进行验证;
• 基于模型对综合电子系统功能和接口进行设计,模型基于系统工程语言SysML搭建,依托于IBM Rational Rhapsody开发平台,设计的结果可方便的进行验证;
• 基于VAPS XT/Altia进行POP的设计和开发;
• 基于ICD Workbench进行ICD接口的设计和开发,并提供总线负载仿真分析和优化;
• 模型可持续迭代设计,支撑多人并行协同开发,通过模型合并的方式对多人设计结果进行集成;
• 设计过程中,通过与综合模块化集成仿真系统IMSS的集成,将DD设计、POP设计、ICD设计进行有机整合,大幅度提高设计开发效率;
• 支撑文档自动生成,包括ICD文档、DD模型描述文档等;
• 具备联合仿真验证功能,DD、ICD、POP的设计成果,可通过以太网交互的方式,进行符合ICD数据接口规范的联合仿真验证,对设计结果进行检验。
• 提供研发管理工具,包括流程管理、权限管理、问题管理、配置管理等。



主要特点
        综合电子系统顶层设计和验证方案的基于Harmony的系统工程方法构建,使用Rhapsody工具作为顶层设计开发的平台。

 


       

        基于Harmony系统工程方法,以需求为基本设计输入,通过黑盒设计和白盒设计,使用用例图、活动图、顺序图等设计方法,实现对系统功能架构的设计和分解,并在设计过程中利用Rhapsody的代码生成技术,在windows平台上进行数字仿真验证。设计过程中可与ICD设计工具、POP设计工具进行交互,通过数据文件交互的方式,将ICD、DD、POP的设计流程进行整合,保证设计的一致性。

       亚洲城ca88唯一官网致力于为客户提供全方位的工具开发、平台建设、系统集成及定制化实施服务,从2006年至今,在综合电子系统的设计开发、仿真验证和集成测试方面积累了丰富的经验和成熟的解决方案,已为国内多家航空、航天、兵器等单位提供服务,赢得了客户的一致好评,为中国航空、航天及国防事业的发展贡献了自己的一份力量。

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