案例研究 UAS-MALE 的机载软件应用程序的 基于模型的设计 CIRA（意大利航天航空研究中心） CIRA（意大利航天航空研究中心）成立于 1984 年，职责是管理意大利航空航天研究计 划 (PRORA) 和维持意大利在航空航天领域的领导地位。CIRA 负责代表意大利经济发展 部 (MISE) 设计和开发用于 UAS-MALE（中空长航时无人机系统）管理的高度复杂和创 新的软件应用程序。 作为一家公私合营的公司，CIRA 已经建立了三个大型的、独具特色的航空航天飞行测 试实验室，这些实验室全部在 1992 年和 2002 年之间建成。这些先进的设施提供给全 球各地的组织使用，包括波音公司、ESA 和中国科学院。 第 1 页（共 3 页）| 案例研究 PTC.com/china 案例研究 挑战 CIRA 需要采用基于模型的系统工程方法和相关支持工具，以便为无人机系统 (UAS) 机队提供满足商用航空运输约束的高效的自治管理系统。UAS 技术将具 有广泛的应用，包括 ： • 民用 / 商用任务（例如，环境和交通监测、基础结构损坏和磁场的检测、 历史古迹的检查） • 国内安全任务（灾难预防和支持救援行动） • 科学和研究任务（气候和空气污染监测） 用于 UAS-MALE 管理的软件应用程序将通过综合模块化航电 (IMA) 机载平台 引入，CIRA 研究方法和工具必须为无人机系统 (UAS) 上用于监视和控制国土 的任务的电子元件校验和验证这些应用程序。 为达到此目的，CIRA 计划实施两个新的软件系统 ：飞行管理系统 (FMS) 和健 康管理系统 (HMS)。这两个系统将紧密关联，以便为 UAS 提供高效的自治管 理系统。这些系统还将与若干外部系统协作和交互，以便让 UAS 独立并且正 确地执行任务。通过采用这些系统和基于模型的系统工程方法，CIRA 软件设 计人员能够高效地应用面向对象的技术，并且通过使用 SysML 和 UML 标准建 模语言，CIRA 的成果将得到更有效地推广。 解决方案 在深入评估市场上提供的所有领先的工具之后，CIRA 发出了对支持系统和软件 开发过程的 SysML 和 UML 建模工具的公开招标。在评估过程中，CIRA 越来越 清楚地发现，PTC Integrity™ Modeler™ 符合其技术规格，并可提高其整个系统 工程方法的质量。它们也对涉及 DO-178/DO-254 的航空电子设备认证很感兴趣。 在最佳的工具以及最佳的认证技能的共同吸引下，CIRA 选择了 PTC。 PTC Integrity Modeler 实际应用 CIRA 正在使用 PTC Integrity Modeler 来通过 UML 图和元素正式地描述复杂 的软件系统行为，并采用了用例推动的方法。此方法可快速轻松地突出显示 在早期设计阶段模糊不清的问题。FMS 和 HMS 系统的复杂行为通过用例图 表示，并基于高层次需求 (HLR) 详细阐述场景。从 UC 到 HLR 的追溯能力通 过 SysML 需求关系维持，并显示在 PTC Integrity Modeler 需求图上。FMS 和 HMS 的行为的详细方案使用序列图进行建模，并显示与其行动者和数据结构 交换的信号。 第 2 页（共 3 页）| 案例研究 PTC.com/china 案例研究 CIRA 通过创建模型的基线以及并发处理模型分支来利用 PTC Integrity Modeler 的内部配置管理功能。用例描述文 本字段中的需求超链接被广泛地用来显示需求覆盖情况。 CIRA 还受益于 PTC Integrity Modeler 的自动文档生成和 PTC Integrity Modeler Reviewer 的现成可用的模型检查。 PTC Integrity Modeler 还可用于与 CIRA 的 DOORS® 数据 库交换数据，以保持需求和设计构件之间完整的追溯能力。 这将使两个环境完全同步，从而自动生成所需的文档。如 果没有 PTC Integrity Modeler，则无法高效地做到这一点。 结果 “通过实施 PTC Integrity Modeler，我们的工程师可以使 用相同的模型同时处理需求、系统和软件元素，”CIRA 的 软计算实验室的研究人员 Gabriella Gigante 说，“这显著 提高了我们的作品的质量，并减少了在整个设计生命周期 中让构件保持一致所需的工作量。我们获得的好处很难用 数字计算，但我们相信，由于在分析阶段及早地检测出并 修复问题，我们在设计成本降低方面获得了重大成果。 “我们现在计划利用我们的 PTC Integrity Modeler 建模技 能，处理包含在 PTC Integrity Modeler 的针对 ARINC 653 的 UML 扩展配置文件中的、 新的基于模型的方法， ”Gigante 继续说道， “这将实现基于模型的模块、划分、应用程序和 通信体系结构设计，由此自动生成 ARINC 653 配置 XML 以 及 VxWorks 653 RTOS 的必要的启动代码。我们还计划将 ” PTC Integrity Modeler 的使用推广到其他项目。 © 2014, PTC Inc. 保留所有权利。本文所述信息仅做参考，如有更改，恕不另行通知 ；这 些信息不应视作 PTC 提供的担保、承诺、条件或服务内容。PTC、PTC 徽标、Product & Service Advantage、Creo、Elements/Direct、Windchill、Mathcad、Arbortext、PTC Integrity、Servigistics、ThingWorx、ProductCloud 和所有其他 PTC 产品名称及徽标都 是 PTC 和 / 或其子公司在美国和其他国家 / 地区的商标或注册商标。所有其他产品或公 司名称是各自所有者的财产。 J4647–CIRA–CS–CN–1214 第 3 页（共 3 页）| 案例研究 PTC.com/china
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