基于DoDAF的遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)建模與仿真

梁桂林,周曉紀(jì),王亞瓊

(中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院,北京 100048)

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基于DoDAF的遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)建模與仿真

梁桂林,周曉紀(jì),王亞瓊

(中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院,北京 100048)

結(jié)合我國遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的體系特點(diǎn),借鑒DoDAF體系結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)方法,利用SA軟件中的DoDAF ABM方法,從全景、業(yè)務(wù)活動(dòng)、系統(tǒng)、技術(shù)四個(gè)視角設(shè)計(jì)與開發(fā)我國遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型框架?；贑PN ML語言規(guī)則,將所設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行CPN模型,通過CPN Tool仿真軟件對(duì)部分模型的語法和邏輯進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明了體系結(jié)構(gòu)模型的合理性。該體系結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)與研究對(duì)優(yōu)化和指導(dǎo)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理體系具有一定的參考價(jià)值,同時(shí)對(duì)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)具有一定的推動(dòng)意義。

DoDAF;遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng);體系結(jié)構(gòu)

遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)是衛(wèi)星工程的五大系統(tǒng)之一,是發(fā)揮空間系統(tǒng)應(yīng)用效能所必需的基礎(chǔ)設(shè)施,主要包括接收站網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、共性應(yīng)用支撐平臺(tái)及其他輔助系統(tǒng),負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)遙感衛(wèi)星任務(wù)的管理與控制,數(shù)據(jù)的接收、傳輸,標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品生產(chǎn)、存儲(chǔ)及分發(fā)服務(wù)[1]。從本質(zhì)上講,遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的運(yùn)行管理是一個(gè)體系的概念,需要利用體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)對(duì)其組成、各組分間的交互關(guān)系、約束、行為以及演化原則等方面進(jìn)行研究,以促進(jìn)我國遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)協(xié)調(diào)高效運(yùn)行[2]。

任務(wù)是體系存在的目的和基礎(chǔ),體系中的所有系統(tǒng)都是為了完成體系任務(wù)而相互關(guān)聯(lián)、相互協(xié)調(diào)在一起的統(tǒng)一整體[3]。盡管針對(duì)任務(wù)體系的建模已經(jīng)取得了豐碩的成果,如申彥君開展的“反潛飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)建?！盵4],羅湘勇利用DoDAF開展的“裝備保障任務(wù)建?！盵5],李龍躍利用DoDAF視圖開展的“反導(dǎo)作戰(zhàn)軍事概念建模與仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)”[6]等,但是對(duì)于遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng),尚未針對(duì)多樣化的任務(wù)開展其體系結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)與開發(fā),因此,在DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架下,對(duì)遙感衛(wèi)星體地面系統(tǒng)開展基于任務(wù)的體系結(jié)構(gòu)模型研究成為亟需解決的問題。

本文主要借鑒DoDAF V1.0的設(shè)計(jì)思想和描述方法,基于常規(guī)任務(wù)的體系運(yùn)行管理機(jī)制,通過分析和描述遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理的體系組成、信息交換、業(yè)務(wù)活動(dòng)流程、系統(tǒng)功能等,完成全景、業(yè)務(wù)、系統(tǒng)視圖模型的開發(fā),為遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)未來的發(fā)展與規(guī)劃提供一定的理論參考,也為遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的體系研究奠定良好的基礎(chǔ)。

1 體系結(jié)構(gòu)概述及設(shè)計(jì)思路

體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)的基本組織,包括該系統(tǒng)的組成單元、這些單元之間的關(guān)系和它們與環(huán)境之間的關(guān)系以及指導(dǎo)其設(shè)計(jì)與擴(kuò)展的原則[7]。體系結(jié)構(gòu)是大型集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析、投資決策、工程建設(shè)和系統(tǒng)評(píng)價(jià)的依據(jù),是系統(tǒng)集成和組件間信息交換、知識(shí)交互和系統(tǒng)互通互操作的基礎(chǔ)和標(biāo)注,是系統(tǒng)體系建設(shè)的指南,因此,如何利用科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),在復(fù)雜系統(tǒng)建設(shè)過程中尤為重要[8]。

為了進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)的開發(fā),美國國防部發(fā)布了當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛和最為成熟的體系結(jié)構(gòu)框架DoDAF,該體系結(jié)構(gòu)框架為國防部各任務(wù)領(lǐng)域體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)、描述和集成定義了一種通用的方法,有利于快速確定任務(wù)需要,優(yōu)化體系的運(yùn)行管理效率,對(duì)系統(tǒng)方面的理論研究和實(shí)際開發(fā)具有重要的參考價(jià)值[9]。DoDAF V1.0提出了體系結(jié)構(gòu)的4個(gè)視圖:全景視圖(AV)、業(yè)務(wù)活動(dòng)視圖(OV)、系統(tǒng)視圖(SV)和技術(shù)視圖(TV),用于表達(dá)架構(gòu)的不同方面,本文將利用全景、業(yè)務(wù)、系統(tǒng)三個(gè)視圖模型,構(gòu)建一套較為完整的遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型,為后續(xù)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和體系化發(fā)展奠定理論基石。

本文針對(duì)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的特點(diǎn),遵循體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的基本原則,結(jié)合DoDAF 體系結(jié)構(gòu)框架開發(fā)的“六步法”,借鑒DoDAF V1.0中的全景、業(yè)務(wù)活動(dòng)、系統(tǒng)、技術(shù)四種視圖模型[10]的建設(shè)方法,利用Telelogic公司開發(fā)的SA軟件的DoDAF ABM方法對(duì)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā),模型開發(fā)的基本步驟如表1所示。

2 體系結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)與開發(fā)

基于衛(wèi)星用戶提出的觀測(cè)需求任務(wù),遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的常規(guī)業(yè)務(wù)流程可簡(jiǎn)單描述如下:用戶根據(jù)需要向數(shù)據(jù)中心提出觀測(cè)任務(wù),數(shù)據(jù)中心通過需求管理展開任務(wù)規(guī)劃,形成觀測(cè)計(jì)劃。然后,通過測(cè)控系統(tǒng)對(duì)在軌衛(wèi)星上注控制指令,由遙感衛(wèi)星完成觀測(cè)任務(wù)后,通過地面接收站網(wǎng)接收觀測(cè)數(shù)據(jù)并發(fā)回?cái)?shù)據(jù)中心,由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正等處理,形成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,同時(shí)可通過定標(biāo)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)模擬系統(tǒng),完成產(chǎn)品的校驗(yàn);數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品進(jìn)行存儲(chǔ)與管理。最后,產(chǎn)品通過數(shù)據(jù)分發(fā)與共享系統(tǒng)分發(fā)至用戶,從而完成用戶提出觀測(cè)的任務(wù),如圖1所示。

表1 模型開發(fā)步驟

圖1 遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)任務(wù)完成過程

2.1 基于DoDAF的全景視圖模型設(shè)計(jì)與開發(fā)

全景視圖AV (All View)主要用于描述與所有視圖有關(guān)的體系結(jié)構(gòu)背景方面的頂層信息,提供對(duì)體系結(jié)構(gòu)工作的概要信息及開發(fā)意圖,對(duì)體系結(jié)構(gòu)模型后續(xù)的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有開篇布局的重要作用。

綜述與概要信息模型AV-1結(jié)合我國遙感衛(wèi)星總覽地描述了體系結(jié)構(gòu)模型開發(fā)的范圍、目的、背景、工具與方法及表示類型等,并對(duì)其進(jìn)行限定和說明,如表2所示。通過AV-1模型的開發(fā),明確了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究范圍和目的,描述了研究背景,確定了研究工具和表示類型,為后續(xù)模型的設(shè)計(jì)與開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

綜合詞典模型AV-2主要包括用于描述遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理及任務(wù)完成過程中涉及的所有術(shù)語的定義,它為讀者提供一組標(biāo)準(zhǔn)的參考術(shù)語,從而保持體系結(jié)構(gòu)模型所闡述意義的一致性,避免產(chǎn)生歧義,但由于其涉及的專業(yè)術(shù)語繁多,在此不做AV-2的具體開發(fā)。

2.2 基于DoDAF的業(yè)務(wù)活動(dòng)視圖模型設(shè)計(jì)與開發(fā)

業(yè)務(wù)活動(dòng)視圖OV (Operational Views)主要采集組織、任務(wù)或執(zhí)行的活動(dòng),以及在完成任務(wù)過程中活動(dòng)和組織之間交換的相關(guān)信息,揭示了完成用戶任務(wù)的能力和互操作性方面的需求,對(duì)下一步業(yè)務(wù)活動(dòng)的優(yōu)化具有重要的作用。本文所開發(fā)的業(yè)務(wù)活動(dòng)視圖模型主要有OV-1/5/2/4,對(duì)整個(gè)地面系統(tǒng)間的活動(dòng)及信息交換進(jìn)行了深度剖析。

1)高級(jí)概念圖模型

高級(jí)概念圖模型OV-1以圖文的形式更加清晰地描述了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理過程中各組織之間的業(yè)務(wù)活動(dòng),提供了體系結(jié)構(gòu)描述與其所處環(huán)境之間以及外部系統(tǒng)之間的交互關(guān)系,如圖2所示。在遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)服務(wù)體系中,主要包括的實(shí)體元素由地面接收站網(wǎng)、測(cè)控中心、數(shù)據(jù)中心、共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),以及定標(biāo)場(chǎng)地、真實(shí)性檢驗(yàn)場(chǎng)站網(wǎng)、共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)等組成的共性應(yīng)用輔助系統(tǒng)。遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)最基本的業(yè)務(wù)活動(dòng)流程是在各類輔助系統(tǒng)的保障下,通過測(cè)控中心將觀測(cè)計(jì)劃指令上傳至在軌衛(wèi)星,觀測(cè)數(shù)據(jù)通過接收站網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)中心,完成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的生產(chǎn)和分發(fā)。

表2 綜述與概要信息模型AV-1

圖2 遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)高級(jí)概念圖模型(OV-1)

2)業(yè)務(wù)活動(dòng)模型

業(yè)務(wù)活動(dòng)模型OV-5主要描述為完成任務(wù)需要執(zhí)行的一系列活動(dòng),由能力、任務(wù)活動(dòng)、活動(dòng)間的輸入輸出流等建模元素構(gòu)成,體現(xiàn)了層次關(guān)系和信息流關(guān)系。在遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的運(yùn)行管理過程中,其業(yè)務(wù)活動(dòng)可以分解為用戶需求提出、任務(wù)管控、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)行保障、數(shù)據(jù)應(yīng)用、任務(wù)評(píng)估等七個(gè)子活動(dòng);再將任務(wù)管控、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用服務(wù)、運(yùn)行保障進(jìn)行再分解。依此類推,通過對(duì)業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行逐步分解,形成業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)樹,如圖3所示。在業(yè)務(wù)活動(dòng)分解中,不強(qiáng)調(diào)具體的服務(wù)操作,而側(cè)重于分解遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理中所必須的數(shù)據(jù)接收、處理、存儲(chǔ)與管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、定標(biāo)校驗(yàn)、真實(shí)性檢驗(yàn)等通用操作。

為了分析遙感衛(wèi)星運(yùn)行管理和應(yīng)用服務(wù)中涉及的任務(wù)活動(dòng)及其子活動(dòng)之間的信息流關(guān)系,在業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)樹模型的基礎(chǔ)上得到相對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)活動(dòng)模型OV-5,在任務(wù)活動(dòng)模型中,明確任務(wù)活動(dòng)的頂部約束和底部系統(tǒng)支撐,分析任務(wù)活動(dòng)之間的輸入輸出流。圖4為遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的頂層業(yè)務(wù)活動(dòng)模型,描述了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理所需外部其他系統(tǒng)的支持和所受的約束。遙感衛(wèi)星的主要用戶向地面系統(tǒng)提出的觀測(cè)需求,作為遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的部分輸入,而地面系統(tǒng)的另一部分輸入來自于遙感衛(wèi)星提供的原始數(shù)據(jù)及軌道參數(shù)。地面系統(tǒng)的輸出主要以地面系統(tǒng)處理完成的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為主,以分發(fā)或推送方式傳給用戶,完成用戶所提出的觀測(cè)需求。

圖3 遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)樹模型OV-5

圖4 遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)頂層業(yè)務(wù)活動(dòng)模型OV-5

圖5主要針對(duì)業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)樹模型OV-5中A.1至A.7次級(jí)業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行分析,描述了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)任務(wù)活動(dòng)中的七個(gè)子任務(wù)活動(dòng)間的信息流及其交換關(guān)系。該模型明確了每個(gè)子任務(wù)活動(dòng)的頂部約束和底部系統(tǒng)資源支撐,分析了各個(gè)子任務(wù)之間的輸入輸出及邏輯關(guān)系,使遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理中的各項(xiàng)活動(dòng)更加明確,對(duì)下一步的體系優(yōu)化具有重要的作用。

圖5 遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)次級(jí)業(yè)務(wù)活動(dòng)模型OV-5

3)業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系模型

業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系模型OV-2旨在描述關(guān)鍵業(yè)務(wù)活動(dòng)與各單元節(jié)點(diǎn)間交換的信息流,這些信息流對(duì)優(yōu)化體系協(xié)同高效工作具有關(guān)鍵的作用。根據(jù)所分解的業(yè)務(wù)活動(dòng)生成遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行管理過程中的若干關(guān)鍵的業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn),包括任務(wù)管控單元、數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)處理單元、任務(wù)保障單元和應(yīng)用服務(wù)單元。通過業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)與業(yè)務(wù)活動(dòng)映射矩陣OV-3,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)與業(yè)務(wù)活動(dòng)的聯(lián)系,即各個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成什么樣的業(yè)務(wù)活動(dòng)。

在明確各個(gè)節(jié)點(diǎn)所完成的業(yè)務(wù)活動(dòng)后,再根據(jù)完成業(yè)務(wù)活動(dòng)所需的信息交互,生成各個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)間信息需求線,從而完成業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系模型OV-2的開發(fā),如圖6所示。在OV-2模型中已經(jīng)表明信息類型和指向性,即反映了業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)與業(yè)務(wù)活動(dòng)映射矩陣OV-3的內(nèi)容,故在此不做OV-3的具體開發(fā)。

圖6 業(yè)務(wù)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系模型OV-2

4)組織關(guān)系模型

組織關(guān)系模型OV-4主要反映遙感衛(wèi)星運(yùn)行管理中各個(gè)團(tuán)體組織其相互指揮、指導(dǎo)和協(xié)作關(guān)系。上述模型對(duì)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了詳細(xì)的分析,業(yè)務(wù)流程的明確為組織機(jī)構(gòu)的分析提供了重要依據(jù)。根據(jù)OV-5模型對(duì)我國遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的業(yè)務(wù)活動(dòng)的分析,可以得到遙感衛(wèi)星的地面運(yùn)行系統(tǒng)的四個(gè)主要工作內(nèi)容:數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)維保障和應(yīng)用服務(wù),其對(duì)應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)分別是地面接收站、數(shù)據(jù)中心、測(cè)控中心、應(yīng)用中心,分別負(fù)責(zé)四項(xiàng)任務(wù)活動(dòng)中的不同業(yè)務(wù)。組織關(guān)系模型的優(yōu)化,可進(jìn)一步促進(jìn)地面系統(tǒng)的協(xié)調(diào)高效運(yùn)行。

2.3 基于DoDAF的系統(tǒng)視圖模型設(shè)計(jì)與開發(fā)

系統(tǒng)視圖 SV(Systems Views)是業(yè)務(wù)活動(dòng)的實(shí)現(xiàn)視圖,主要描述各個(gè)實(shí)體系統(tǒng)的功能作用、系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)流及系統(tǒng)的互聯(lián)互通互操作,對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的建設(shè)和優(yōu)化具有重要的作用。本文所開發(fā)的系統(tǒng)視圖模型主要有SV-4/1/10c/5,其中SV-5模型反映系統(tǒng)視圖和業(yè)務(wù)視圖的聯(lián)系。

1)系統(tǒng)功能描述模型

系統(tǒng)功能描述模型SV-4采用功能分層分類的方法,描述了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行中具有的主要功能,從而生成了系統(tǒng)的功能節(jié)點(diǎn)樹模型,如圖7所示。遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能分解為數(shù)據(jù)接收功能、數(shù)據(jù)處理功能、運(yùn)行保障功能、應(yīng)用服務(wù)功能、任務(wù)管控和評(píng)估功能五個(gè)子功能。與OV-5模型開發(fā)類似,SV-4模型中的遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能忽略其具體細(xì)節(jié),僅介紹完成各類業(yè)務(wù)活動(dòng)所具備的通用功能。

圖7 系統(tǒng)功能節(jié)點(diǎn)樹模型SV-4

2)系統(tǒng)接口連接模型

系統(tǒng)接口連接模型SV-1描述了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間和節(jié)點(diǎn)內(nèi)的接口,實(shí)現(xiàn)了OV-2模型中的信息線在各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的交互。遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)業(yè)務(wù)體系可分為接收系統(tǒng)、管控系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)及公共平臺(tái)五個(gè)分系統(tǒng),每個(gè)分系統(tǒng)中均有物理實(shí)體系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)應(yīng),通過各個(gè)分系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)和實(shí)體系統(tǒng)間的信息流,可以實(shí)現(xiàn)SV-1模型的開發(fā),如圖8所示,由于各個(gè)實(shí)體系統(tǒng)間的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式等較為復(fù)雜,本文不做展開描述。

基于用戶提出的觀測(cè)任務(wù),通過對(duì)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生的事件進(jìn)行跟蹤,同時(shí)結(jié)合SV-1模型確定系統(tǒng)間交換的信息流,開發(fā)系統(tǒng)事件跟蹤描述模型SV-10c,如圖9所示。SV-10c模型能夠幫助確定系統(tǒng)功能和系統(tǒng)信息接口的順序,有助于確保每個(gè)參與工作的的資源或系統(tǒng)接口能夠在正確的時(shí)間獲得所需的信息,并完成賦予它的功能。

3)業(yè)務(wù)活動(dòng)與系統(tǒng)功能映射矩陣模型

業(yè)務(wù)活動(dòng)與系統(tǒng)功能映射矩陣模型SV-5是建立業(yè)務(wù)視圖與系統(tǒng)視圖間關(guān)系的樞紐模型,主要反映完成某種業(yè)務(wù)活動(dòng)需要哪些系統(tǒng)功能進(jìn)行支持,即由OV-5模型和SV-4模型中業(yè)務(wù)活動(dòng)和系統(tǒng)功能映射生成,如圖10所示。該模型發(fā)揮的特別作用在于體現(xiàn)業(yè)務(wù)視圖和系統(tǒng)視圖二者相輔相成,展現(xiàn)了體系結(jié)構(gòu)模型的整體性。

3 體系結(jié)構(gòu)模型驗(yàn)證

上述基于DoDAF ABM開發(fā)的模型,經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)無誤后,即可驗(yàn)證模型,首先,基于CPN ML建模語言和Petri網(wǎng)建模理論[11],將部分體系結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換為CPN模型框架;然后,結(jié)合遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)模型和活動(dòng)模型,定義顏色集并聲明變量,如圖11左側(cè)欄;最后,根據(jù)OV-5模型和SV-10c模型,建立其規(guī)則模型,并在CPN模型框架上添加弧函數(shù)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù),生成可執(zhí)行的CPN模型,如圖11所示。

圖8 系統(tǒng)接口連接圖SV-1

圖9 系統(tǒng)事件跟蹤描述模型SV-10c

圖10 業(yè)務(wù)活動(dòng)與系統(tǒng)功能映射矩陣模型SV-5

圖11 提供數(shù)據(jù)處理功能CPN子網(wǎng)

基于CPN Tool仿真軟件中Simulink工具箱進(jìn)行業(yè)務(wù)流程仿真,其狀態(tài)空間分析可得:

節(jié)點(diǎn)：11983死標(biāo)識(shí)：無弧：65628死變遷：無仿真時(shí)間：463S活變遷：全部狀態(tài)：遍歷

仿真結(jié)果表明了開發(fā)的遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型沒有死標(biāo)識(shí),其所有變遷都是活的,同時(shí),也證明所開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)模型沒有死鎖,不會(huì)因邏輯結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤而進(jìn)入死鎖狀態(tài)。

4 結(jié)束語

遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)是發(fā)揮衛(wèi)星應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ),建立遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型對(duì)系統(tǒng)下一步的優(yōu)化與發(fā)展具有重要的意義。本文基于DoDAF開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的具體需求和特點(diǎn),利用SA軟件完成了遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)與開發(fā),并通過CPN Tool完成了部分體系結(jié)構(gòu)模型的驗(yàn)證,對(duì)優(yōu)化遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的運(yùn)行管理,提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率具有重要的參考價(jià)值。

[1] 王瑞,李曉輝,朱家佳,等.遙感衛(wèi)星地面站業(yè)務(wù)運(yùn)行管理系統(tǒng)模型和流程設(shè)計(jì)方法[J].遙感信息,2010,25(2):53-58.

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Architecture Modeling and Simulation for Ground System ofRemote Sensing Satellite Based on DoDAF

LIANG Gui-lin, ZHOU Xiao-ji, WANG Ya-qiong

(China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering, Beijing 100048， China)

According to the characteristics of China’s ground system for remote sensing satellite(GSRSS),under the design method of Department of Defense Architecture Framework(DoDAF),this paper applies the DoDAF ABM method in System Architecture(SA) software to design the architecture model of GSRSS from the four views(All view, Operational view, Systems view and Technical Standards view). Based on the CPN ML and transformation rules, the syntax and logic structure of sub-models are simulated and verified by CPN Tool. The simulation results show that the proposed architecture model is reasonable. This research makes contribution to optimal management and top-level design of ground system for remote sensing satellite.

DoDAF; ground system for remote sensing satellite; architecture

2016-12-13

2016-12-20

梁桂林(1991-),男,山東聊城人,碩士,研究方向?yàn)轶w系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)仿真。 周曉紀(jì)(1968-),女,碩士,研究員。 王亞瓊(1983-),女,碩士,高級(jí)工程師。

1673-3819(2017)02-0105-08

V57；E917

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.02.020