一种基于模型的航电设计方法与流程

本发明涉及航空电子系统设计技术领域，特别涉及一种基于模型的航电系统设计方法。

背景技术：

航电系统是指采用分布式计算机，通过多路传输数据总线把多种机载电子分系统交联在一起的综合体，它将现有单一功能的分散系统，如通信电台、雷达、导航设备等纵横兼顾，统筹安排，组成多功能综合系统。能实现信息的测量、采集、传输、处理、监控和显示功能，并完成飞行控制、发动机控制、导航、性能管理等任务。

航电系统信号多而杂，在航电系统设计过程中，需要明确定义子系统间各种总线协议的数据接口，在按照按接口协议要求传输接口数据。数据接口是驱动软件开发的重要设计依据，数据接口的应用贯穿于航电系统设计周期的整个过程。

但目前的航电系统的数据接口设计中，各种数据接口的描述形式不统一；且大部分采用纸质文档的方式进行维护存储。不利于对各种数据的追溯和统一管理，不便于各种数据格式的查看、检索和使用，难以为后续机载软件研发、数据采集和相关仿真工具的研制提供服务。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种基于模型的航电系统设计方法，通过实现场景、行为、功能、架构的接口追溯和映射，验证航电系统功能的传递性和连接一致性，快速实现接口测试验证及接口需求确认。

(二)技术方案

为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了一种基于模型的航电设计方法，包括：分析航电系统级至物理层级的数据接口，基于航电系统的场景、行为、功能和架构，建立自顶向下的数据接口的层次模型；根据层次模型验证接口控制文件(icd)。

进一步的，建立自顶向下的数据接口的层次模型包括：通过接口控制文件(icd)编写航电系统及其内部硬件和软件组件接口，建立场景接口控制文件(sicd)，描述航电系统实现的整体功能，根据整体功能建立功能接口控制文件(ficd)，将航电系统分为系统与子系统；根据所述系统与所述子系统的关系，生成逻辑接口控制文件(licd)，定义逻辑层级的系统接口与连接关系；根据逻辑层级的系统接口，生成物理接口控制文件(eicd)。

进一步的，场景接口控制文件(sicd)包括：功能定义模块，用于定义系统整体功能；活动图建模模块，根据要实现的系统整体功能建立基于场景的活动图；功能分解模块，根据活动图细分系统与子系统功能与服务，形成活动信息流，生成所述功能接口控制文件；功能验证模块：基于活动图仿真，验证信息流和活动图的正确性。

进一步的，功能接口控制文件(ficd)包括：结构图建模模块：根据各系统与子系统关系，利用ibd(internalblockdiagram，图形化建模视图)生成逻辑层级的系统结构图；icd定义模块：根据活动信息流与系统间交联关系，定义逻辑层级的系统接口与连接关系；信息流绑定模块：将系统分析层级的信息流绑定至逻辑层级的系统接口与连接关系；xml生成模块：生成包含系统逻辑架构、逻辑接口、接口连接关系、接口绑定信息的licdxml格式文件。

进一步的，逻辑接口控制文件包括：结构图建模模块：根据逻辑层级的系统结构图，利用ibd(internalblockdiagram，图形化建模视图)生成物理层级的系统结构图；数据接口定义模块：根据逻辑层级的接口，结合航电系统实际总线数据协议，定义物理层级接口类型，建立物理接口控制文件；icd绑定模块：将实际物理层级的总线数据绑定至所述物理接口控制文件；xml生成模块：生成包含系统物理架构、元器件接口、元器件连接关系、接口绑定总线数据协议信息的eicdxml格式文件。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

基于xml语言分层次架构化设计数据接口，实现统一的分层次航电系统icd管理；

通过应用基于模型的语言建模，抽象建立数据接口的层次模型来设计和验证icd，实现icd的正确描述和跟踪表示；

建立场景-行为-功能-架构的接口可追溯性和完整性的映射，验证系统功能的传递性和连接的一致性。

附图说明

图1是本发明提供的层次模型的结构图；

图2是本发明提供的场景接口控制文件的结构图；

图3是本发明提供的功能接口控制文件的结构图；

图4是本发明提供的逻辑接口控制文件的结构图；

图5是本发明实施例提供的场景接口控制文件的应用图；

图6是本发明实施例提供的功能接口控制文件的应用图；

图7是本发明实施例提供的逻辑接口控制文件的应用图；

图8是本发明实施例提供的物理接口控制文件的应用图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知架构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

航空电子系统及其内部硬件和软件组件接口必须定义和指定(例如，明确、完整、可验证、一致和可跟踪的规范)，这种规范通常以接口控制文件(icd)的形式编写，并表示航空电子系统集成活动的基础。

本发明突出关注分析航电系统级至逻辑层级的数据接口,应用基于模型的语言建模抽象建立数据接口的层次模型，应用基于模型的优势来设计和验证icds，确保接口和icd的正确描述和跟踪表示。

基于此，本发明提供了一种基于模型的航电系统设计方法，包括：

s1：基于xml(extensiblemarkuplanguage，可扩展标记语言)语言对航电系统的icd(interfacecontroldocument，接口控制文件)分层次设计数据接口；包括：

s11：对航电系统的icd进行分层，依次有：sicd(serviceinterfacecontroldocument，场景接口控制文件)、ficd(functionalinterfacecontroldocument，功能接口控制文件)、licd(logicalinterfacecontroldocument，逻辑接口控制文件)、eicd(electricinterfacecontroldocument，物理电气接口控制文件)；

s12：在每一层级的航电系统中生成xml格式的数据接口文件；

s13：建立自上而下的依次为场景、行为、功能、架构的接口映射。

具体地，基于xml语言对数据进行表达和存储,能够保证数据的实时性，且xml语言适配于多种系统，包括windowslinux航电系统。同时xml是一种基于unicode的纯文本元语言，是用于定义标记语言的语言，它不依赖于任何编程语言、操作系统或软件供应商。xml语言定义了元素、属性等标记语言，能够用于描述对象的关系、特性和要求。

sicd为运行场景分析层，根据航电系统要实现的系统整体功能建立基于系统运行场景的活动图，根据活动图划分系统与子系统的功能与服务，形成活动信息流，得到ficd；同时基于活动图仿真，验证信息流和活动图的正确性。

其中，验证信息流和活动图的正确性包括：执行活动图，验证输入和输出的正确性，以及控制流(驱动活动之间顺序进行)和信息流(活动之间数据传输)在活动之间是否正确运行。

因此，该层主要描述构成航电系统的行为和使用场景的服务模型，使用场景为定义活动参与者(人与系统、系统与系统)之间功能活动的运行场景，如机载维护系统其中一个必须的场景即为“执行地面检查”。

该层的接口描述关注黑盒间的交联和信息流，用于说明系统应用的场景和概述的行为。

由运行场景分析层得到的ficd为系统分析层，拆分系统后将得到多个子系统，ficd能够根据各系统与子系统的关系，生成逻辑层级的系统结构图；并根据活动信息流与系统间的交联关系，定义逻辑层级的系统接口与连接关系，并将ficd的信息流绑定至逻辑层级的系统接口，同时也将ficd的信息流绑定至逻辑层级的连接关系。最终生成包含系统逻辑架构、逻辑接口、接口连接关系、接口绑定信息的licdxml格式文件。

具体地，一个运行场景中将包括多个系统，如执行地面检查需要“机载维护系统”“显示系统”“待测系统”与“系统用户”(即人)，建立系统结构图需要依据活动图中系统之间的输入输出信息、系统之间的关系以及可能的交联接口形式。

系统将根据不同的功能模块被细分为子系统，子系统之间可以交联，子系统与其他系统也可以交联，比如一个系统根据功能划分可以有“数据处理系统”和“数据存储系统”两个子系统。

逻辑层级licd，将根据逻辑层级的系统结构图，生成物理层级的系统结构图。基于逻辑层级的接口，结合航电系统实际总线数据协议，定义物理层级接口类型，建立eicd。

licd能够将实际物理层级的总线数据绑定至eicd，生成包含系统物理架构、元器件接口、元器件连接关系、接口绑定总线数据协议信息的eicdxml格式文件。

具体地，针对逻辑架构中各个模块，通过识别相应的物理部件，实现对逻辑架构中的各个组成部分到物理硬件的分配，同时详细化接口定义，包括细化物理接口的编码以及传输总线的具体化定义，最后实现物理架构的生成。

s2：建立数据接口的层次模型，基于层次模型设计和验证航电系统的icd，对航电系统的icd进行描述和跟踪。

电气接口定义模型主要包括该设备通用的属性、电气连接关系、信号电气特性。基于xml格式的电气接口文档可以方便的实现电气接口数据在不同平台软件应用、不同设计主体之间的交互。但对于电气接口文档中电气特性的查询、存储、变更以及输出，需要在关系型数据库中通过构建与xml数据映射的关系型数据表实现。

实施例：

图5是本发明实施例提供的场景接口控制文件的应用图，图6是本发明实施例提供的功能接口控制文件的应用图，图7是本发明实施例提供的逻辑接口控制文件的应用图，图8是本发明实施例提供的物理接口控制文件的应用图，结合图1的整体层次模型架构图，可以看出，图5至图8是本实施例中基于模型的航电系统设计方法的具体实施方式流程图。

本发明旨在保护一种基于模型的航电设计方法，包括：分析航电系统级至物理层级的数据接口，基于航电系统的场景、行为、功能和架构，建立自顶向下的数据接口的层次模型；根据层次模型验证接口控制文件。对数据接口进行分层次架构化设计，实现做到场景-行为-功能-架构的接口可追溯性和完整性的映射，验证系统功能的传递性和连接的一致性，实现快速的接口测试验证及接口需求确认。根据分层次的构建，对系统功能和行为模型进行分层次映射，输出系统架构设计接口，然后形成对应eicd层级的实际总线接口数据。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。