一種基于MBSE 的小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)方法

劉紅杰，竇 驕，沈 鵬，石 雷，王雪賓

（1 航天東方紅衛(wèi)星有限公司 北京 100094 2 北京遙測技術(shù)研究所 北京 100094）

引 言

衛(wèi)星測控分系統(tǒng)作為衛(wèi)星的一個重要組成部分，由導(dǎo)航子系統(tǒng)及S 頻段測控子系統(tǒng)組成[1]。導(dǎo)航子系統(tǒng)在軌實(shí)時接收GPS 或者BD 導(dǎo)航信號完成星上實(shí)時定位定軌，同時將原始觀測量數(shù)據(jù)下傳到地面站用于地面事后精密定軌處理[2]，S 頻段測控子系統(tǒng)為衛(wèi)星和地面測控站之間、衛(wèi)星與中繼衛(wèi)星之間提供S 頻段射頻通道，同時完成測距測速任務(wù)。S 頻段測控子系統(tǒng)功能包括對地USB 測控、對地?cái)U(kuò)頻測控和中繼擴(kuò)頻測控[3]。衛(wèi)星測控分系統(tǒng)與地面測控系統(tǒng)配合共同完成衛(wèi)星入軌段以及在軌運(yùn)行期間的衛(wèi)星遙測遙控及軌道測量任務(wù)。衛(wèi)星測控分系統(tǒng)呈現(xiàn)出的發(fā)展趨勢有三個方面：一是先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用帶來的高集成度、更復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；二是高密度星座帶來的低成本、批量化設(shè)計(jì)生產(chǎn)；三是能夠快速給出最合理的系統(tǒng)級解決方案。

傳統(tǒng)的基于文檔的航天系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式、總體-分系統(tǒng)-總體迭代的方案論證模式難以適應(yīng)未來衛(wèi)星測控分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)需求，成為了衛(wèi)星測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)的瓶頸?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程（MBSE）是國際航天行業(yè)解決上述問題、應(yīng)對復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效方法[4,5]。MBSE 是應(yīng)對系統(tǒng)復(fù)雜性和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一種工程范式變革，是研究和設(shè)計(jì)具有非結(jié)構(gòu)、非線性、邏輯緊密、交互復(fù)雜等特點(diǎn)的一類系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。其采用統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)框架對系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)、測試等所有信息元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化視圖描述并相互關(guān)聯(lián)，便于各方人員在不同階段進(jìn)行理解和交流，避免系統(tǒng)描述的不一致性；通過圖形化表達(dá)、數(shù)字化模型對系統(tǒng)需求、功能、流程和接口關(guān)系等進(jìn)行早期設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)，避免實(shí)物集成后再驗(yàn)證確認(rèn)帶來的技術(shù)狀態(tài)更改風(fēng)險(xiǎn)和項(xiàng)目進(jìn)度推遲風(fēng)險(xiǎn)，可有效解決復(fù)雜衛(wèi)星測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中存在的問題[6,7]。先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真技術(shù)是提高航天器性能和產(chǎn)品質(zhì)量，降低研制成本和風(fēng)險(xiǎn)、縮短研制周期以及保障在軌可靠運(yùn)行的重要途徑和手段。

本文基于MBSE 的開發(fā)流程和方法，使用MagicDraw19.0 軟件工具，利用SysML(Systems Modeling Language)的需求圖、活動圖、時序圖、狀態(tài)機(jī)圖等，對衛(wèi)星測控分系統(tǒng)的任務(wù)分析、需求、接口、行為等方面分別進(jìn)行捕獲建模，并對模型進(jìn)行集成仿真。

1 基于模型的系統(tǒng)工程概述

基于MBSE 是一種應(yīng)用建模方法的正式方式，用于支持系統(tǒng)需求、分析、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與確認(rèn)活動，這些活動從概念設(shè)計(jì)階段開始，貫穿整個開發(fā)過程及后續(xù)的生命周期階段[8,9]。MBSE 對系統(tǒng)工程中的技術(shù)工程進(jìn)行了顛覆性的改造，其核心是采用形式化、圖形化和關(guān)聯(lián)化的建模語言及相應(yīng)的建模工具，改造了系統(tǒng)工程的技術(shù)過程，充分利用了計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的優(yōu)勢，開展建模仿真。MBSE 用面向?qū)ο蟮?、圖形化和可視化的系統(tǒng)建模語言描述系統(tǒng)的底層元素，進(jìn)而逐層向上組成集成化、具體化和可視化的系統(tǒng)架構(gòu)模型。

系統(tǒng)模型作為MBSE 的主要工件，是系統(tǒng)詳細(xì)說明、設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證信息的根源，系統(tǒng)模型維持著這些信息之間的可追溯性，需求或設(shè)計(jì)的任何更改都會反映在系統(tǒng)模型中。系統(tǒng)模型提供了將系統(tǒng)工程中所有內(nèi)容集成在一起的框架。系統(tǒng)模型由需求、設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)實(shí)例、設(shè)計(jì)原理及它們之間的相互關(guān)系等模型元件構(gòu)成，包括其結(jié)構(gòu)、行為、參數(shù)和需求[10]。模型庫所包含的模型元件之間的多個橫切關(guān)系，使得可以聚焦系統(tǒng)的不同方面，從很多不同角度對系統(tǒng)模型進(jìn)行觀察。系統(tǒng)模型還能夠和工程分析以及仿真模型進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)估算仿真和動態(tài)執(zhí)行。

MBSE 的優(yōu)勢表現(xiàn)在：①統(tǒng)一圖形建模語言，方便溝通交流；② 建立模型關(guān)聯(lián)，支持變更的自動傳遞；③早期系統(tǒng)驗(yàn)證，及早排除不合理方案；④ 早期自動推理，知識重用+自主創(chuàng)新；⑤ 早期仿真優(yōu)化，正向設(shè)計(jì)+最優(yōu)設(shè)計(jì)[11]。

2 基于MBSE 的小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模架構(gòu)

2.1 建模目的

進(jìn)行小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模的主要目的有兩個：一是從指導(dǎo)工程角度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息由紙質(zhì)文檔到模型的傳遞；二是從設(shè)計(jì)角度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證一體化。

從指導(dǎo)工程角度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息由紙質(zhì)文檔到模型的傳遞。傳統(tǒng)的測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及信息主要還是落實(shí)在文檔中，在信息傳遞過程中時常會出現(xiàn)信息缺失或誤解。通過建立模型之間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)信息傳遞，能夠?qū)崿F(xiàn)可追溯和關(guān)聯(lián)性分析，將整星和分系統(tǒng)的指標(biāo)要求分解傳遞給更下層級（如生產(chǎn)廠家）指導(dǎo)設(shè)計(jì)生產(chǎn)。整個傳遞過程受控、可追溯，能夠?qū)崿F(xiàn)對測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架和技術(shù)狀態(tài)的全面分析和控制。

從設(shè)計(jì)角度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證一體化。相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，測控分系統(tǒng)模型的仿真運(yùn)行強(qiáng)調(diào)分析與傳遞模式，同時考慮設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。通過建立仿真拓?fù)淠Ｐ?、鏈路分析?yàn)證模型以及其設(shè)計(jì)過程中所用到的相關(guān)模型之間的關(guān)系，進(jìn)行反復(fù)迭代和驗(yàn)證覆蓋性分析，以保證測控分系統(tǒng)指標(biāo)均滿足驗(yàn)證要求。同時，測控分系統(tǒng)設(shè)備作為具有高可靠性的設(shè)備，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或設(shè)備制造方面創(chuàng)新難度大，而顛覆性的設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)通常出現(xiàn)在功能分析或需求分析階段，因?yàn)檫@個階段未涉及產(chǎn)品制造，創(chuàng)新成本低。因此，利用建模仿真，能夠探索新的功能分析或需求分析模式，有利于整個測控分系統(tǒng)及整個型號研制的創(chuàng)新模式發(fā)展，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

2.2 建模構(gòu)架及流程

小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模架構(gòu)如圖1 所示，其仿真模型主要由以下七部分組成：①整星總體測控需求模型；② 分系統(tǒng)產(chǎn)品庫模型；③分系統(tǒng)仿真拓?fù)淠Ｐ停虎?參數(shù)分解模型；⑤ 鏈路預(yù)算分析驗(yàn)證模型；⑥ 測控時間及弧段仿真模型；⑦ 分系統(tǒng)指標(biāo)分解輸出。

圖1 小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模架構(gòu)Fig.1 Modeling architecture of small satellite TT&C subsystem

測控分系統(tǒng)建模仿真主要工作流程有以下6 個步驟。

①衛(wèi)星總體根據(jù)需求，分解出測控分系統(tǒng)的總體指標(biāo)要求。

② 按照測控分系統(tǒng)的總體指標(biāo)要求，進(jìn)入?yún)?shù)分解模型，將分系統(tǒng)的參數(shù)指標(biāo)分解為單機(jī)指標(biāo)。

③根據(jù)分解完成的單機(jī)指標(biāo)要求，進(jìn)入測控分系統(tǒng)產(chǎn)品模型庫，在現(xiàn)有單機(jī)模型庫中進(jìn)行選擇。

④ 選定單機(jī)模型后，根據(jù)需要直接進(jìn)行鏈路預(yù)算分析驗(yàn)證，判斷是否滿足鏈路余量要求，如果不滿足，重新進(jìn)入第③步進(jìn)行單機(jī)模型選擇，循環(huán)第③步和第④步，直到鏈路余量滿足要求。

⑤ 選定單機(jī)產(chǎn)品后，也可進(jìn)入測控分系統(tǒng)仿真拓?fù)淠Ｐ椭羞M(jìn)行系統(tǒng)仿真運(yùn)行，目的是驗(yàn)證已組成系統(tǒng)的邏輯工作關(guān)系和設(shè)計(jì)要求的符合性，這一步驟特別適用于在原有產(chǎn)品上的創(chuàng)新性或顛覆性設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證，能夠探索新的功能分析或需求分析模式。

⑥ 鏈路預(yù)算分析滿足要求后，輸出1 為系統(tǒng)指標(biāo)，然后回到總體需求中與原有需求進(jìn)行比對，看是否滿足要求。輸出2 為給單機(jī)廠所的具體系統(tǒng)及單機(jī)技術(shù)指標(biāo)要求，用于指導(dǎo)實(shí)際工程生產(chǎn)。

測控分系統(tǒng)仿真模型可作為一個獨(dú)立的軟件模型單獨(dú)運(yùn)行，也可作為整星系統(tǒng)仿真中的一個子模塊，在統(tǒng)一的任務(wù)調(diào)度下與其他分系統(tǒng)仿真模型一起共同完成整星系統(tǒng)級的仿真任務(wù)。

3 測控分系統(tǒng)建模要求

3.1 衛(wèi)星總體測控需求模型

衛(wèi)星總體測控需求描述了衛(wèi)星使用測控分系統(tǒng)時應(yīng)提供的要求，以確定測控分系統(tǒng)的邊界。它從整星的使用場景以及可能遇到的實(shí)際問題出發(fā)，進(jìn)行分析和總結(jié)，以條目化的形式記錄每條需求。這些條目化的需求可以導(dǎo)入建模平臺中，采用SysML 需求圖進(jìn)行記錄，從而作為建模的輸入，同時條目化后的用戶需求以需求表和需求圖的形式在模型中進(jìn)行承載。

衛(wèi)星總體對測控分系統(tǒng)的需求及約束條件主要有以下幾條[12-14]：

①軌道參數(shù)（主要含軌道高度、軌道傾角、軌道周期等）；② 測控體制；③遙控碼速率；④ 遙測碼速率；⑤ 誤碼率；⑥ 定位定軌精度；⑦ 地面站測控系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)；⑧ 一次電源要求；⑨ 構(gòu)型要求（含測控天線、導(dǎo)航天線安裝位置、方式等）；⑩ 分系統(tǒng)重量限制；? 分系統(tǒng)功耗限制；? 分系統(tǒng)壽命限制；? 分系統(tǒng)可靠性要求。

3.2 參數(shù)分解模型

針對每一個頂層的系統(tǒng)功能，根據(jù)建模的顆粒度要求，進(jìn)行功能及參數(shù)分解。功能分解到哪一層結(jié)束，取決于建模目的和模型顆粒度，當(dāng)動作分解到某一動作后就不需要再進(jìn)一步分解。這一動作意味著可以有某一個結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)或承載這個功能行為，即不需要進(jìn)一步分解。在分解時要對各個活動的顆粒度進(jìn)行充分地把控，應(yīng)當(dāng)基于功能層次的考慮作出適當(dāng)?shù)某橄蟾爬?，避開物理實(shí)現(xiàn)和軟硬件層次的具體設(shè)計(jì)。頂層活動的顆粒度應(yīng)當(dāng)能以清晰明確的方式概括性地表明系統(tǒng)的主要活動，底層活動的顆粒度應(yīng)當(dāng)細(xì)化到可以滿足建模的分析要求，以支持功能分配、交聯(lián)分析等。

根據(jù)對測控分系統(tǒng)功能需求的分析和整星要求，需要將顆粒度分解至單機(jī)層面，即將功能分解到測控分系統(tǒng)的單機(jī)功能技術(shù)指標(biāo)，最終分解到應(yīng)答機(jī)、微波網(wǎng)絡(luò)盒（根據(jù)實(shí)際需求可選或不選）、導(dǎo)航接收機(jī)、測控天線以及導(dǎo)航天線這些單機(jī)層面即可。

3.3 分系統(tǒng)產(chǎn)品庫模型

分系統(tǒng)產(chǎn)品庫主要包含測控分系統(tǒng)中的單機(jī)，如應(yīng)答機(jī)、微波網(wǎng)絡(luò)盒、測控天線、導(dǎo)航接收機(jī)以及導(dǎo)航天線。

應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品庫包括測控體制（USB、UXB 或擴(kuò)頻體制）、遙控誤碼率、遙測誤碼率、工作頻率、相干轉(zhuǎn)發(fā)比（適用于USB 體制）、接收機(jī)捕獲靈敏度、遙控指令接收門限、接收機(jī)動態(tài)范圍、接收機(jī)同步帶寬、捕獲跟蹤速度、下行頻率準(zhǔn)確度、下行頻率穩(wěn)定度、發(fā)射功率、調(diào)制度（適用于USB 體制）、碼速率、發(fā)射頻譜特性等指標(biāo)產(chǎn)品[15,16]。

微波網(wǎng)絡(luò)盒產(chǎn)品庫包括工作頻率、帶寬、插入損耗、幅度不平衡度、隔離度、駐波比、功率容量等指標(biāo)產(chǎn)品。

測控天線產(chǎn)品庫包括工作頻率、帶寬、工作模式（收發(fā)共用或收發(fā)分開）、極化方式、輻射特性、駐波比等指標(biāo)產(chǎn)品。

導(dǎo)航接收機(jī)產(chǎn)品庫包括工作頻率、接收靈敏度、動態(tài)范圍、首次定位時間、定位精度、定軌精度、外推精度、原始測量精度、積分時間、UTC 累計(jì)時間、復(fù)位要求等指標(biāo)產(chǎn)品[17,18]。

導(dǎo)航天線產(chǎn)品庫包括工作頻率、帶寬、極化方式、輻射特性、相位變化率、駐波比等指標(biāo)產(chǎn)品。

3.4 分系統(tǒng)仿真拓?fù)淠Ｐ?/h3>

測控分系統(tǒng)的仿真拓?fù)淠Ｐ椭饕瑧?yīng)答機(jī)模型、微波網(wǎng)絡(luò)盒模型、測控天線模型、導(dǎo)航接收機(jī)模型以及導(dǎo)航天線模塊，并要求與整星其他分系統(tǒng)，如控制、載荷、星務(wù)、供配電等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。測控分系統(tǒng)內(nèi)外數(shù)據(jù)交互關(guān)系如圖2 所示。

圖2 測控分系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互關(guān)系圖Fig.2 Data interaction diagram of TT&C subsystem

3.5 測控鏈路預(yù)算分析驗(yàn)證模型

測控鏈路預(yù)算分析驗(yàn)證作為系統(tǒng)級任務(wù)分析驗(yàn)證的一部分，在MBSE 模型中以參數(shù)計(jì)算形式進(jìn)行表達(dá)，完成不同輸入?yún)?shù)下的結(jié)果計(jì)算，計(jì)算結(jié)果作為系統(tǒng)級權(quán)衡分析參數(shù)。

測控鏈路預(yù)算分析計(jì)算以獨(dú)立的模型表達(dá)，需定義輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)和計(jì)算模型。該模型可接收來源于其他模型的輸入?yún)?shù)或手動輸入；當(dāng)輸入?yún)?shù)變化時，相應(yīng)輸出參數(shù)（結(jié)果）依據(jù)計(jì)算模型變化，并可傳遞給其他需求模型。有需要時，可在模型內(nèi)部調(diào)用相應(yīng)的仿真軟件，如Matlab 等。

3.6 測控時間及弧段仿真驗(yàn)證模型

測控時間及弧段可見性分析驗(yàn)證作為系統(tǒng)級任務(wù)分析驗(yàn)證的一部分，在MBSE 模型中以參數(shù)計(jì)算或調(diào)用仿真結(jié)果形式進(jìn)行表達(dá)，完成不同輸入?yún)?shù)下的結(jié)果計(jì)算，計(jì)算結(jié)果作為系統(tǒng)級權(quán)衡分析參數(shù)。

測控時間及弧段可見性分析驗(yàn)證以獨(dú)立的模型表達(dá)，需定義輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)和計(jì)算模型。該模型可接收來源于其他模型的輸入?yún)?shù)或手動輸入；當(dāng)輸入?yún)?shù)變化時，相應(yīng)輸出參數(shù)（結(jié)果）依據(jù)計(jì)算模型變化，并可傳遞給其他需求模型。有需要時，可在模型內(nèi)部調(diào)用相應(yīng)的仿真軟件，如STK 等。

3.7 分系統(tǒng)指標(biāo)分解輸出模型

衛(wèi)星提出總體需求作為輸入，對系統(tǒng)需求進(jìn)行分析，對參數(shù)分解模型中的需求使用用例進(jìn)行描述，將需求分解轉(zhuǎn)化為對下一層級指標(biāo)的輸出，分解后的功能分配給邏輯架構(gòu)，得出組成邏輯架構(gòu)的分系統(tǒng)行為，下發(fā)給廠所，用于指導(dǎo)實(shí)際工程生產(chǎn)。

4 基于MBSE 的測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

本文將MagicGrid 方法論應(yīng)用于小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，基于SysML 語言和No Magic 公司的MagicDraw 軟件進(jìn)行建模，主要是將測控分系統(tǒng)的性能指標(biāo)需求結(jié)構(gòu)化，在建立系統(tǒng)架構(gòu)模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的快速驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)初期階段確保需求指標(biāo)得到追溯驗(yàn)證。具體建模設(shè)計(jì)流程包括需求分析、功能分析以及設(shè)計(jì)綜合三部分。測控分系統(tǒng)邏輯架構(gòu)模型如圖3 所示。測控分系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)，即應(yīng)答機(jī)子系統(tǒng)和GPS 接收機(jī)子系統(tǒng)。

圖3 測控分系統(tǒng)邏輯架構(gòu)模型Fig.3 Logical architecture model of TT&C subsystem

4.1 需求分析

系統(tǒng)需求捕獲和分析是測控分系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的第一個階段，該階段首先需要捕獲系統(tǒng)各利益攸關(guān)方的需求。獲取到利益攸關(guān)方的需求后，設(shè)計(jì)人員需要對需求進(jìn)行分析、細(xì)化，捕獲到系統(tǒng)需求。通過和利益攸關(guān)方溝通交流，對需求進(jìn)行分析梳理，去除無用或者錯誤需求，細(xì)化復(fù)雜需求，合并重復(fù)需求，同時將系統(tǒng)需求進(jìn)行條目化管理，實(shí)現(xiàn)需求的原子性、唯一性和可行性等。

4.2 功能分析

功能分析的目的是分析系統(tǒng)與外部的信息交互模式和系統(tǒng)自身的運(yùn)行狀態(tài)，無須關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)?；谛枨蠓治鼋⒌南到y(tǒng)模型，其功能分析的目的是建立能夠描述系統(tǒng)功能及其相關(guān)元素的一系列模型，主要包括活動圖、順序圖、內(nèi)部塊圖和狀態(tài)機(jī)圖。狀態(tài)機(jī)表達(dá)了系統(tǒng)基于狀態(tài)的行為，是核心交付產(chǎn)物，其運(yùn)行結(jié)果是驗(yàn)證系統(tǒng)是否符合需求的重要手段。

4.3 設(shè)計(jì)綜合

設(shè)計(jì)綜合是在綜合考慮所有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的架構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)拆分成若干子系統(tǒng)，需要完成子系統(tǒng)級的功能流程定義、識別子系統(tǒng)與外界及各子系統(tǒng)之間的交互、完成各子系統(tǒng)的狀態(tài)行為定義并通過模型的執(zhí)行對需求進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)。設(shè)計(jì)綜合階段是進(jìn)行白盒分析，白盒模型細(xì)化了系統(tǒng)的操作，著重分析了子系統(tǒng)的行為、各子系統(tǒng)之間的交互及子系統(tǒng)與外部的交互關(guān)系。應(yīng)答機(jī)子系統(tǒng)接口及信號流程模型如圖4 所示，GPS 接收機(jī)子系統(tǒng)接口及信號流程模型如圖5 所示。從圖中可看出，子系統(tǒng)內(nèi)部之間的交互接口以及子系統(tǒng)與外部系統(tǒng)設(shè)備的交互關(guān)系。在性能參數(shù)仿真分析過程中，需要將構(gòu)建的模型元素與需求模型中的條目進(jìn)行匹配，確保每項(xiàng)需求都有模型元素與之對應(yīng)，例如，功能需求對應(yīng)功能活動、接口要求對應(yīng)接口元素等。

圖4 應(yīng)答機(jī)子系統(tǒng)接口及信號流程模型Fig.4 Interface and signal flow model of transponder subsystem

圖5 GPS 接收機(jī)子系統(tǒng)接口及信號流程模型Fig.5 Interface and signal flow model of GPS receiver subsystem

4.4 小結(jié)

本節(jié)將基于模型的系統(tǒng)工程方法應(yīng)用于小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，采用MagicGrid 方法論、SysML 語言、MagicDraw 軟件工具，構(gòu)建了測控分系統(tǒng)需求模型、邏輯架構(gòu)、行為模型、結(jié)構(gòu)模型和需求追溯矩陣。模型追溯性強(qiáng)、系統(tǒng)元素關(guān)聯(lián)性好，能夠提高設(shè)計(jì)信息的一致性和可追溯性，通過系統(tǒng)模型的運(yùn)行仿真實(shí)現(xiàn)了在設(shè)計(jì)早期對系統(tǒng)需求進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)，從而提高設(shè)計(jì)迭代效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題及缺陷的早期暴露，避免設(shè)計(jì)問題向下傳遞，對保證測控分系統(tǒng)的高質(zhì)量、高效率設(shè)計(jì)研發(fā)具有重要意義。

5 結(jié)束語

本文借助基于模型的系統(tǒng)工程MBSE 思想和信息化手段，以模型為核心、關(guān)系追溯為手段，集合測控分系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等知識信息，提出一種基于MBSE 的小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)解決方案。利用模型承載文檔，顯性化經(jīng)驗(yàn)、信息、關(guān)系，形成基于模型的知識管理工具，提高工作效率，解放設(shè)計(jì)師，實(shí)現(xiàn)知識經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化模型化承載，為小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)向仿真設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，由基于文檔到基于模型的研制模式轉(zhuǎn)變，由實(shí)物驗(yàn)證向虛擬和實(shí)物驗(yàn)證相結(jié)合轉(zhuǎn)變進(jìn)行了探索和嘗試。