載人航天器具有系統(tǒng)規(guī)模大、技術(shù)難度高、單件小批量、無法通過多次飛行持續(xù)完善設(shè)計、可靠性要求高等特點。當(dāng)前載人航天器研制中仍存在著參數(shù)化和模型化程度不高、基于模型的系統(tǒng)綜合仿真驗證不足、研制各環(huán)節(jié)缺乏數(shù)字化集成等問題,傳統(tǒng)基于文本的系統(tǒng)工程方法已無法滿足研制需求,亟需采用基于模型的系統(tǒng)工程方法。本文針對載人航天器的研制現(xiàn)狀和應(yīng)用需求,提出了面向載人航天器全生命周期的模型體系,定義了需求模型、功能模型、產(chǎn)品模型、工程模型、制造模型、實做模型等六類模型,提出了基于模型的研制流程,包含系統(tǒng)設(shè)計閉環(huán)驗證、產(chǎn)品設(shè)計閉環(huán)驗證、實做產(chǎn)品閉環(huán)驗證3個驗證環(huán)節(jié),并深入探索了各研制環(huán)節(jié)中不同模型間的傳遞與關(guān)聯(lián)關(guān)系。以某型號載人航天器為應(yīng)用基礎(chǔ),系統(tǒng)地驗證了提出的方法。

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圖1載人航天器研制過程中的3大閉環(huán)驗證

在載人航天器研制全流程的各環(huán)節(jié)中，以模型作為研制數(shù)據(jù)承載于傳遞的載體，各類模型在各研制環(huán)節(jié)所應(yīng)用的軟件平臺中產(chǎn)生、傳遞和分析應(yīng)用，從而驅(qū)動型號的系統(tǒng)工程研制過程。圖2給出了全生命周期中6類模型和相關(guān)數(shù)據(jù)在各軟件平臺間的具體傳遞和交互關(guān)系。1.3.1需求模型的產(chǎn)生、傳遞和使用

圖2業(yè)務(wù)模塊間模型交互關(guān)系

功能模型可用于輔助在軌數(shù)據(jù)分析及健康管理系統(tǒng)進行在軌狀態(tài)的分析，例如故障仿真模擬。同時，在軌數(shù)據(jù)也可用于對功能模型進行修正。1.3.3產(chǎn)品模型的產(chǎn)生、傳遞和使用

圖3型號頂層系統(tǒng)的用例圖

基于Modelica功能模型和FMI(FunctionalMock-upInterface）模型接口技術(shù)，開展了艙段轉(zhuǎn)位方案跨廠所聯(lián)合仿真工作，將GNC(Guidance,NavigationandControl）分系統(tǒng)控制功能模型、機械臂功能模型、轉(zhuǎn)位與對接機構(gòu)分系統(tǒng)轉(zhuǎn)....

圖4基于Modelica的功能模型圖

圖3型號頂層系統(tǒng)的用例圖2.3全三維協(xié)同設(shè)計（產(chǎn)品模型）

本文編號：3899704