基于MBSE的航天任務(wù)分析與設(shè)計方法.pdf

1、航天任務(wù)分析與設(shè)計是一項(xiàng)涉及多學(xué)科領(lǐng)域、多目標(biāo)、多約束的復(fù)雜系統(tǒng)工程過程，系統(tǒng)耦合關(guān)聯(lián)嚴(yán)重、參與人員眾多、設(shè)計信息龐雜，以文檔為中心的傳統(tǒng)系統(tǒng)工程范式凸顯出一定的困難，亟需探索新的系統(tǒng)工程方法。本文以基于模型的系統(tǒng)工程方法為主要研究對象，探討了它在航天任務(wù)分析與設(shè)計中應(yīng)用的相關(guān)問題。
　　MBSE方法提供給系統(tǒng)工程師進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的豐富手段，本文研究了MBSE方法的基礎(chǔ)知識和MBSE方法論的一般內(nèi)容，以及SysML的基本知識。

2、>　　系統(tǒng)模型是 MBSE方法的主要工件，將所有設(shè)計信息統(tǒng)一在一起。本文提出了一種面向FireSAT任務(wù)的建模方法，在分析FireSAT任務(wù)的投資者、用戶等利益相關(guān)者的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了FireSAT任務(wù)的需求模型和用例場景模型，從需求模型和用例場景推導(dǎo)出FireSAT任務(wù)的邏輯架構(gòu)模型，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了物理參考架構(gòu)模型。這些模型緊密結(jié)合，共同組成FireSAT任務(wù)的系統(tǒng)模型，它將為后面的成本估算、參數(shù)分析和物理架構(gòu)方案優(yōu)選提供支持。

3、r>　　航天任務(wù)的全壽命周期成本是任務(wù)設(shè)計需要考慮的重要方面，它是任務(wù)壽命所有階段各種組成要素的成本，因此全壽命周期成本的估算需要依據(jù)很全面的任務(wù)信息，系統(tǒng)模型提供這樣一個信息平臺。本文提出一種基于模型的FireSAT任務(wù)成本估算方法，該方法在FireSAT任務(wù)系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建Excel成本模型和SysML成本分析模型，定義分析模型對架構(gòu)模型的引用關(guān)系，通過兩種模型的集成實(shí)現(xiàn)了對全壽命周期成本的估算。將估算值與 SME參考書中的Fi

4、reSATⅡ任務(wù)成本估算值比較，證明了估算結(jié)果的有效性。將估算過程與傳統(tǒng)方法比較，表明了該方法能提高工作效率，避免手動輸入帶來的錯誤。
　　系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計和物理架構(gòu)方案優(yōu)選也是航天任務(wù)設(shè)計需要考慮的重要方面，系統(tǒng)模型為它們提供了權(quán)威的信息來源。本文利用FireSAT衛(wèi)星總體參數(shù)約束關(guān)系，構(gòu)建了衛(wèi)星的軌道、載荷、電源等部分的SysML分析模型，實(shí)現(xiàn)了多分系統(tǒng)參數(shù)的解算，結(jié)果表明該方法參數(shù)模型能將更直觀地展現(xiàn)參數(shù)約束關(guān)系，是參數(shù)建模和分