适用于武器系统的元模型构建方法及系统与流程

1.本发明涉及武器系统建模领域，具体地，涉及适用于武器系统的元模型构建方法及系统，更为具体地，涉及武器系统建模时使用的元模型建模语言。


背景技术：

2.随着数字化发展，传统基于文档设计的模式难以适应如今武器装备发展新常态，在探索新途径的过程中，研究发现基于模型的系统工程(mbse)方法能够很好的解决当下的难题，建模语言便是其中最重要的基础组成之一。目前世界范围内广泛应用的建模语言如uml、sysml等具有较强普适性，但这些主流建模语言元素众多、种类繁杂，对于建模者而言不便于记忆和理解。并且，武器领域系统建模具有其自身特点，普适性的建模语言难以做到精准表征。
3.因此，经过多年的武器系统建模实践，本发明提出一种适用于武器系统的元模型建模语言，该语言结合武器装备建模特点，提炼出武器装备领域建模要素，通过定义元模型语义语法和具体图形设计，形成共计27种元模型，能够满足武器领域系统建模需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于武器系统的元模型构建方法及系统。
5.根据本发明提供的一种适用于武器系统的元模型构建系统，包括：描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型；
6.利用所述描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模；
7.所述描述武器系统组成类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；
8.所述描述武器系统逻辑架构类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；
9.所述描述武器系统活动流程类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演。
10.优选地，所述适用于武器领域的元模型语言采用：用于武器系统mbse建模设置的。
11.优选地，利用所述描述武器系统组成类元模型表示武器系统/子系统、外部执行者、武器系统接口、接口类型、电气/信息流、码值类型以及备注。
12.优选地，利用所述描述武器系统逻辑架构类元模型表示武器系统关系、连接方式、功能集以及武器系统边界。
13.优选地，利用所述描述武器系统活动流程类元模型表示动作、动作交互、活动输入/输出、动作间信息流、动作间流转流、动作集、绝对/相对时间、活动起点、活动结束、分支
活动结束、分支判断、先到判断、并发执行、同时满足判断、泳道以及泳道分割线。
14.根据本发明提供的一种适用于武器系统的元模型构建方法，包括：
15.步骤s1：构建描述武器系统组成类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；
16.步骤s2：构建描述武器系统逻辑架构类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；
17.步骤s3：构建描述武器系统活动描述类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演；
18.步骤s4：基于所述描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模。
19.优选地，所述适用于武器领域的元模型语言采用：用于武器系统mbse建模设置的。
20.优选地，利用所述描述武器系统组成类元模型表示武器系统/、外部执行者、武器系统接口、接口类型、电气/信息流、码值类型以及备注。
21.优选地，利用所述描述武器系统逻辑架构类元模型表示武器系统关系、连接方式、功能集以及武器系统边界。
22.优选地，利用所述描述武器系统活动流程类元模型表示动作、动作交互、活动输入/输出、动作间信息流、动作间流转流、动作集、绝对/相对时间、活动起点、活动结束、分支活动结束、分支判断、先到判断、并发执行、同时满足判断、泳道以及泳道分割线。
23.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
24.1、本发明提出一种适用于武器系统的元模型建模语言，该语言结合武器装备建模特点，提炼出武器装备领域建模要素，通过定义元模型语义语法和具体图形设计，形成共计27种元模型，能够满足武器领域系统建模需求；
25.2、本发明通过梳理提炼武器领域系统建模27种元模型，经多项目实践可满足使用需求，解决了普适性建模语言种类繁杂，初学者入门门槛高的难题，提升了建模者建模和模型传递沟通效率，进一步促进了传统研制模型向数字化模式转变。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1为本发明的元模型种类图。
28.图2为本发明的元模型设计流程图。
29.图3为某武器系统用例划分图。
30.图4为某武器系统内部模块图。
31.图5为某武器系统活动图。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
33.本发明提供了一种适用于武器系统的元模型构建方法及系统，由用于描述武器系统组成类元模型、逻辑架构类元模型和活动流程类元模型组成；所述系统组成类元模型表示组成导弹武器系统的内外要素，如系统本身、系统内部组件、系统带有的属性、系统间接口以及系统的外部执行者等；所述逻辑架构类元模型主要用于表示系统边界、功能划分、层级关系、以及系统与外部系统间、系统与子系统间、子系统之间的交互关系；所述活动流程类元模型用于表示在事件的驱动下，对事件进行活动设计和动作推演，在此过程中完成系统功能逻辑和信息流转的设计。本发明基于多年导弹武器系统建模实践，考虑了导弹武器系统建模特点，形成共计27项元模型，为导弹武器系统建模设计提供了简洁、记忆方便、适用性强的建模语言，能够有效提升设计师建模和模型沟通效率，也便于推广应用。
34.实施例1
35.根据本发明提供的一种适用于武器系统的元模型构建系统，包括：描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型；
36.利用所述描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模；
37.所述描述武器系统组成类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；
38.所述描述武器系统逻辑架构类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；
39.所述描述武器系统活动流程类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演。
40.具体地，所述适用于武器领域的元模型语言采用：用于武器系统mbse建模设置的。
41.具体地，利用所述描述武器系统组成类元模型表示武器系统/子系统、外部执行者、武器系统接口、接口类型、电气/信息流、码值类型以及备注。
42.具体地，利用所述描述武器系统逻辑架构类元模型表示武器系统关系、连接方式、功能集以及武器系统边界。
43.具体地，利用所述描述武器系统活动流程类元模型表示动作、动作交互、活动输入/输出、动作间信息流、动作间流转流、动作集、绝对/相对时间、活动起点、活动结束、分支活动结束、分支判断、先到判断、并发执行、同时满足判断、泳道以及泳道分割线。
44.根据本发明提供的一种适用于武器系统的元模型构建方法，包括：
45.步骤s1：构建描述武器系统组成类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；
46.步骤s2：构建描述武器系统逻辑架构类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；
47.步骤s3：构建描述武器系统活动描述类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演；
48.步骤s4：基于所述描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模。
49.具体地，所述适用于武器领域的元模型语言采用：用于武器系统mbse建模设置的。
50.具体地，利用所述描述武器系统组成类元模型表示武器系统/子系统、外部执行者、武器系统接口、接口类型、电气/信息流、码值类型以及备注。
51.具体地，利用所述描述武器系统逻辑架构类元模型表示武器系统关系、连接方式、功能集以及武器系统边界。
52.具体地，利用所述描述武器系统活动流程类元模型表示动作、动作交互、活动输入/输出、动作间信息流、动作间流转流、动作集、绝对/相对时间、活动起点、活动结束、分支活动结束、分支判断、先到判断、并发执行、同时满足判断、泳道以及泳道分割线。
53.实施例2
54.实施例2是实施例1的优选例
55.本发明解决的问题是针对目前主流的建模语言种类繁杂，元素超百余种，且对于表征特定的武器系统适用性不强的情况，提供一种适用于武器系统的元模型建模语言，可以解决武器领域系统建模元素需求，便于建模者记忆和理解，提高模型沟通效率。
56.本发明提供了一种适用于武器系统的元模型建模语言，如图1至5所示，由用于描述武器系统的系统组成类元模型、逻辑架构类元模型和活动流程类元模型构成；
57.所述系统组成类元模型主要用于描述武器系统本身所包含的各类元素；所述逻辑架构类元模型主要用于描述系统和子系统之间逻辑关系和功能划分；所述活动流程类元模型用于描述以事件为驱动或人员参与下具体系统、子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演；
58.本发明提供的27种武器系统建模元模型如图1所示，使用该元模型元素进行武器系统用例划分如图3所示，武器系统内部子系统间交互关系如图4，具体至某一活动流程设计如图5所示。
59.所述三类元模型梳理统计共计27项。
60.进一步的系统组成类元模型有：
61.建模元素名称：系统/子系统
62.元模型语义：表示武器系统及各所属子系统的名称和带有的属性。
63.使用语法：表示武器系统本身或其子系统，将系统/子系统抽象为单一标识要素，代表实体类型，常用于模块定义图中表示系统构成。第一个分隔框表示系统/子系统名称(系统/子系统只能定义一个名称，如探测系统、控制中心、制导中心等)，第二个及之后的分隔框为可选分隔框，表示系统/子系统带有的各类属性，可选分隔框属性有组成部分、值、约束、操作、引用等属性。
64.建模元素名称：外部执行者
65.元模型语义：代表操作人员或者外部触发事件。
66.使用语法：执行者下方可编辑文字表示人员、组织或者与本系统交互的其他系统名称，如a席操作手、b席操作手或上级指示等。
67.建模元素名称：系统接口
68.元模型语义：系统、子系统、组件、活动等任意类型结构边缘上的交互点，通过交互
点可以与外部实体进行提供服务、请求服务或者交换事件、能量和数据，如机械、电气、通信接口。
69.使用语法：添加于系统、子系统、组件、动作结构边界上，在符号边可编辑文字表示接口名称，在符号内部用箭头的形式定义信息的流入流出方向。
70.建模元素名称：接口类型
71.元模型语义：是系统接口的一种扩展表示法，使用分隔框的形式具体表示接口执行的操作和接口接收的信息。
72.使用语法：第一个分隔框用于定义接口名称，名称前应有《interface》标识，在第二个分隔框中显示接口执行的操作，第三个分隔框显示接口接收的信息。
73.建模元素名称：电气/信息流
74.元模型语义：表示两个接口之间传递的内容，如电信号、数字信号等。
75.使用语法：在两个接口的连接线上方使用文字注明接口之间传递的内容，可以是信息流或触发事件，如25v直流电、加电令等。
76.建模元素名称：码值类型
77.元模型语义：用于定义接口之间传递的信息流具体内容，如报文。
78.使用语法：在数据包中通过添加的方式新增一条码值类型，重命名为具体信息流的名称，如导航心跳报文、控制报文等。再通过添加其拥有的值属性来定义信息流的具体内容。在画图中使用接口时，可通过在接口属性中添加引用的方式链接至数据包中已定义的码值类型，具体表示该接口传递的对象。
79.建模元素名称：备注
80.元模型语义：模型的备注，起解释说明作用
81.使用语法：在备注框内使用一段文字来传递任何需要解释说明的信息，使用虚线附加至其他元素上用以传递该元素的注释信息。
82.进一步的逻辑架构类元模型有：
83.建模元素名称：连接线
84.元模型语义：连接两个元素，建立两者之间的关系
85.使用语法：使用带有箭头的虚线段连接两个元素，在线段上方编辑文字来表示两个元素之间的关系，可表示关联、组合、继承、引用和依赖关系，其中引用关系还可以选择在线的两端添加文字说明引用的属性名称和多重性。
86.建模元素名称：连接方式
87.元模型语义：表示两个属性之间的连接关系。
88.使用语法：在连接线段上方编辑文字来说明连接器的名称和类型，如果有两个相互连接的属性拥有兼容的接口，那么就使用连接线与端口连接。
89.建模元素名称：功能集
90.元模型语义：武器装备面向作战(使用)过程的任务封装。
91.使用语法：表示系统/子系统在某一任务下功能集合的一种黑盒视图，提供对外部可见的服务，通过与执行者之间创建关联来表示系统与执行者之间的交互，如武器系统中功能集有“系统校时”、“态势感知”等。
92.建模元素名称：系统边界
93.元模型语义：拥有所有图中用例的系统，表征系统具备功能的最大包络。
94.使用语法：通过矩形框将所有系统的用例框入其中，并在矩形的顶部编辑系统的名称。
95.进一步的活动流程类元模型有：
96.建模元素名称：动作单元
97.元模型语义：系统在操作过程中活动的基本功能单元，一个动作代表某种可执行的处理或者转换。
98.使用语法：通过在图形中编辑一个短语来表示一个动作，一个动作单元仅能表示一个可执行的处理或转换，避免把多个动词放在一个动作单元中而造成歧义，如探测系统在作战过程中，“探测参数设置”即为一个“动作”。
99.建模元素名称：动作交互
100.元模型语义：表示动作单元与外部执行者之间的交互。
101.使用语法：通过将图形附加到动作单元上来表示该动作与外部执行者之间的交互，可以选择在图形内部显示箭头方向以指定是输入还是输出。如探测系统的“界面参数设置”动作单元上加上该符号，表示由操作手进行输入。
102.建模元素名称：活动输入/输出
103.元模型语义：表示整个活动的输入与输出。
104.使用语法：通过将矩形框附加到整个活动图的外框上，表示该活动的一种输入或输出事件，可在活动图之间建立一种耦合关联。
105.建模元素名称：动作间信息流
106.元模型语义：在两个动作单元之间表示事件、能量或者数据流动。
107.使用语法：用于将两个动作单元连接，箭头表示传递对象流动的方向，在线的上方可编辑文字来说明动作间传递信息的名称。
108.建模元素名称：动作间流转流
109.元模型语义：表示动作单元之间发生的序列关系。
110.使用语法：用于将两个动作单元连接，箭头表示控制流的方向，只有控制流到达元素边界点才会执行，用以定义动作间排序的序列。
111.建模元素名称：动作集
112.元模型语义：是一种特定的动作单元，会在启用的时候调用另一个活动。
113.使用语法：用法与基本动作单元使用规则相同，但是需要添加调用的活动图，添加完毕后可通过点击该调用动作直接导航至所调用的活动图中。通过使用动作集可以把一个复杂的高层次行为分解成一系列简单的低层次行为，以避免一张活动图中内容过于繁杂。
114.建模元素名称：时间(绝对/相对)
115.元模型语义：表示动作执行中的时间约束。
116.使用语法：使用动作间流转流将该图形与两个动作相连，在图形下方通过编辑文字表示时间事件。如中心机滤波周期为xx毫秒，情报处理周期xx秒，发射令下发后xx秒等。
117.建模元素名称：活动起点
118.元模型语义：表示整个活动的开始。
119.使用语法：标记活动图中的起点位置，动作执行会从该标识处开始，一个活动图中
有且仅有一个活动起点。
120.建模元素名称：活动结束
121.元模型语义：表示整个活动的结束。
122.使用语法：标记活动的终点位置，一个活动图有且仅有一个活动结束点。
123.建模元素名称：分支活动结束
124.元模型语义：表示活动中某个控制流分支执行完毕。
125.使用语法：标记某个控制流的结束，一个活动图中可以有多个分支活动结束点。
126.建模元素名称：分支判断
127.元模型语义：表示判断，表示活动执行至此会产生不同的输出。
128.使用语法：分支判断仅有一条输入控制流，可以有多条输出边，每个输出边带有布尔表达式的标签，在输出边的线段上方通过编辑文字表示判断条件。
129.建模元素名称：先到判断
130.元模型语义：表示多个输入，满足其一即可继续执行。
131.使用语法：分支判断可以有多条输入边，但仅有一条输出控制流，当任意一条输入边到该节点后立即就会提供给输出边继续执行活动。如武器系统设计中空情态势来源于不同体制的探测系统，中心节点对先传递来的空情信息进行网内共享时，无需等到多源信息都到达时进行共享。
132.建模元素名称：并发执行
133.元模型语义：表示活动中并发动作序列的起点。
134.使用语法：它拥有一条输入边，两条以上输出边，当有输入时，该输入会被复制到所有输出边上，每条输出都代表独立、并发、沿着各自路径前进的控制流。
135.建模元素名称：同时满足判断
136.元模型语义：表示活动中并发活动序列的结束。
137.使用语法：可拥有多条输入边，但仅一条输出边，当多条控制流均到达同一条输入边时，触发同时满足判断，代表并发序列结束，一条控制流会通过集合节点继续执行，经常与并发执行成对使用。如控制中心进行武器匀射判断时，各匀射条件均满足时，匀射提示灯高亮，可伺机执行发射动作。
138.建模元素名称：泳道
139.元模型语义：代表存在于系统模型某处的一个模块或者一个组成部分。
140.使用语法：在泳道框的上部可编辑文字表示系统模型某处的一个模块或者一个组成部分的名称，属于该部分发生的所有动作都应该在该条泳道矩形框内。
141.建模元素名称：泳道分割线
142.元模型语义：用于分隔不同泳道。
143.使用语法：当有两个及以上系统模块或组成部分之间发生交互，会使用泳道分割线来增加泳道数量，用于图形化区分模块或组成部分的边界。
144.本发明通过梳理提炼武器领域系统建模27种元模型，经多项目实践可满足使用需求，解决了普适性建模语言种类繁杂，初学者入门门槛高的难题，提升了建模者建模和模型传递沟通效率，进一步促进了传统研制模型向数字化模式转变。
145.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系
统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
146.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种适用于武器系统的元模型构建系统，其特征在于，包括：描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型；利用所述描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模；所述描述武器系统组成类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；所述描述武器系统逻辑架构类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；所述描述武器系统活动流程类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演。2.根据权利要求1所述的适用于武器系统的元模型构建系统，其特征在于，所述适用于武器领域的元模型语言采用：用于武器系统mbse建模设置的。3.根据权利要求1所述的适用于武器系统的元模型构建系统，其特征在于，利用所述描述武器系统组成类元模型表示武器系统/子系统、外部执行者、武器系统接口、接口类型、电气/信息流、码值类型、武器系统属性以及备注。4.根据权利要求1所述的适用于武器系统的元模型构建系统，其特征在于，利用所述描述武器系统逻辑架构类元模型表示武器系统关系、连接方式、功能集以及武器系统边界。5.根据权利要求1所述的适用于武器系统的元模型构建系统，其特征在于，利用所述描述武器系统活动流程类元模型表示动作、动作交互、活动输入/输出、动作间信息流、动作间流转流、动作集、绝对/相对时间、活动起点、活动结束、分支活动结束、分支判断、先到判断、并发执行、同时满足判断、泳道以及泳道分割线。6.一种适用于武器系统的元模型构建方法，其特征在于，包括：步骤s1：构建描述武器系统组成类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；步骤s2：构建描述武器系统逻辑架构类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；步骤s3：构建描述武器系统活动描述类元模型，适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演；步骤s4：基于所述描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模。7.根据权利要求6所述的适用于武器系统的元模型构建方法，其特征在于，所述适用于武器领域的元模型语言采用：用于武器系统mbse建模设置的。8.根据权利要求6所述的适用于武器系统的元模型构建方法，其特征在于，利用所述描述武器系统组成类元模型表示武器系统/子系统、外部执行者、武器系统接口、接口类型、电气/信息流、码值类型以及备注。9.根据权利要求6所述的适用于武器系统的元模型构建方法，其特征在于，利用所述描述武器系统逻辑架构类元模型表示武器系统关系、连接方式、功能集以及武器系统边界。
10.根据权利要求6所述的适用于武器系统的元模型构建方法，其特征在于，利用所述描述武器系统活动流程类元模型表示动作、动作交互、活动输入/输出、动作间信息流、动作间流转流、动作集、绝对/相对时间、活动起点、活动结束、分支活动结束、分支判断、先到判断、并发执行、同时满足判断、泳道以及泳道分割线。

技术总结
本发明提供了一种适用于武器系统的元模型构建方法及系统，包括：利用描述武器系统组成类元模型、描述武器系统逻辑架构类元模型以及描述武器系统活动描述类元模型实现导弹武器系统建模；所述描述武器系统组成类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统本身所包含的各类元素；所述描述武器系统逻辑架构类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述武器系统和武器子系统之间逻辑关系和功能划分；所述描述武器系统活动流程类元模型是利用适用于武器领域的元模型语言描述以时间为驱动或人员参与下具体武器系统、武器子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演。子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演。子系统为单位进行的作战活动流程设计和推演。


技术研发人员：张媛 孙全 高方君 孙飞 翟文华 黄旭 吕炳均 欧阳毅
受保护的技术使用者：上海机电工程研究所
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/9/7