基于UPDM的直升机平台协同作战建模与验证
文/郑磊
摘 要 本文基于UPDM 提供的建模方法，使用rapsody 工具构建了直升机平台的协同作战的运行视图模型，并对模型进行了仿真验证，提供了一种适用于型号早期设计的需求分析方法。
【关键词】 UPDM 建模 需求分析
1 引言
随着信息化和网络技术的不断发展，现代战争早已发展到以共享信息化网络为基础的平台级和武器级的协同作战样式，作战平台的系统设计方式已由先期研制、后期集成逐步过渡到注重先期顶层设计全过程验证。直升机作为重要的低空作战平台，本身具有高度的自主性和灵活性，在作战过程中与其他军兵种的不同作战单元有着紧密的协同作战需求。进行早期的直升机协同作战需求分析可以在型号设计初期进行完整的需求捕获，在不考虑系统内部设计实现的前提下，覆盖全部的外界因素与设计平台之间的行为交互，为后续的分系统详细建模和设计提供完整的设计输入指导。
UPDM 是OMG 组织发布的可视化的图形建模标准，用于美国和英国国防体系架构的开发，同时支持DoDAF 和MoDAF 两种框架，对武器装备的顶层需求分析具有十分重要的借鉴意义。
图1：视图之间关系和建模过程描述
2 UPDM概述
基于UPDM的顶层设计是一个自顶向下，从抽象到具体的过程，按体系结构框架标准，使用UML2.0 和SysML 来建立系统的可执行模型，通过高层概念仿真来验证、校核模型与需求对应关系准确性和一致性，从而不断迭代完善顶层设计需求。UPDM 提供了多个角度的模型视图，包括总视图、能力视图、运行视图、服务视图、系统视图等等。
表1：主要的能力视图和运行视图
图2：作战节点关系视图（OV-2）
图3：运行活动视图OV-5
这众多视图中，能力视图和运行视图明确描述了系统具有的能力及其能力之间的架构和依赖关系，系统的作战概念，完成作战任务的活动、作战节点之间的信息交换关系，定义交互信息的类型、频度、内容和作战节点的行为逻辑，对于平台设计的早期需求捕获过程来说，无需考虑系统内部设计实现，可覆盖全部的外界因素与设计平台之间的行为交互，并最终可梳理并形成装备的总体能力目录，为后续的分系统详细建模和设计提供设计输入。因此，构建能力视图和运行视图模型在系统需求分析过程中具有十分重要的意义。
主要的能力视图和运行视图见表1。
3 直升机平台协同作战建模与验证
完成全部作战场景下的运行活动视图后，通过分析和整理，可以总结归纳出针对直升机平台协通作战活动中的运行使用需求和平台应当具有的能力项。从作战信息在作战节点之间交互的时间顺序角度来进一步描述作战活动，针对不同的运行场景，生成不同的运行场景视图（OV-6c）模型。最后描述直升机作战节点的动态行为和状态改变逻辑，构建运行状态转换视图（OV-6b）模型，并对该模型进行调试运行，如图4。
整个过程如图1所示。
在作战节点关系视图中，可以明确参与的作战节点，梳理初步的节点间信息交互类型和通信端口。在明确节点关系的基础上，对发生在直升机协同作战过程中的作战活动进行分析，重点关注作战活动之间的关系以及活动间的输入输出信息，构建运行活动视图（OV-5）模型，并可同步生成信息交互矩阵视图（OV-3）。图3 描述了一个典型的直升机平台与无人机协同探测活动。
在整个模型构建过程中，首先从初始的愿景、阶段和目标初步分析整个架构需要的能力并进行归纳整理，梳理能力架构和依赖关系，构建整个架构的运行概念，包括要执行的任务和作战节点，梳理整个运行架构的组成和作战节点间交互关系，构建作战节点的作战活动，不断迭代交互关系和信息交互内容，分析不同作战任务下的作战节点的行为和节点间的事件和消息，梳理每个作战节点对应的哪些作战活动及其通信接口，建立活动和能力的映射关系,不断迭代补充缺失的能力和作战活动，最后得到完整的能力需求。整个过程以OV-1为驱动，OV-5 为过程，OV-2 和OV-3 为核心，OV-6c 和OV-6b 提供验证机制生成可执行的模型，通过对模型的仿真验证，发现体系结构的行为的不足，并根据内部逻辑关系逐步建立完善的运行视图模型，并不断对模型进行迭代。
利用作战节点关系视图（OV-2），可以分析和梳理作战平台节点之间的通信架构和关系，明确直升机与其他平台的信息交互网络，一个典型的直升机与无人机协同节点关系视图见图2。
安顺农垦“瀑布茶”多次获得“中茶杯”“中绿杯”“黔茶杯”金奖，荣获第十四届中国农产品交易会金奖、第十八届中国绿色食品博览会金奖、安顺“十佳旅游产品”称号，“瀑布毛峰”入选贵州五大名茶。2018年11月5日，安顺瀑布茶在第十六届中国国际农产品交易会上获得农垦展团“十佳优质农产品”称号。垦区内创建了2家“大师工作室”，安垦一线职工王晓峰同志在2016年全国手工绿茶制作技能大赛中斩获“扁茶类”茶王称号，11月5日，又获得贵州省第二届“贵州工匠”荣誉称号。安垦茶企被市政府列为安顺茶品牌建设的领军企业。
通过上述运行活动视图，可以明确的分析出有人直升机与无人机协同探测过程的所有作战流程和作战活动，以及作战活动间存在的消息通信类型。
为验证该算法的可行性，运用软件仿真。利用简单海洋环境地图，视无人艇为一质点，起始点坐标为(0,0)，终点坐标为(40,40)。
6月14日，全球高新技术工程和工业领域的重要领军者法国登莱秀集团（Groupe Delachaux）宣布已经于5月29日在武汉成立了新的工厂，以满足亚洲市场不断增长的需求和实现公司在亚太地区扩张的目标。截止2017年年末，亚太地区的销售额已经占其总销售额的29%。登莱秀集团武汉工厂占地面积14 000 m2，雇佣人数超过200人。该工厂生产登莱秀集团在铁路基础设施以及能源和数据管理系统设施领域的全系列产品，是登莱秀集团全球唯一在同一厂房内生产这两种类型产品的工厂。该工厂是登莱秀集团在亚洲的旗舰，充分体现了集团的技术实力，以及在管理、环境和安全方面的最佳实践。
直升机作为重要的低空作战平台，本身具有高度的自主性和灵活性，在作战过程中与其他军兵种的不同作战单元有着紧密的协同作战需求。有人直升机和无人机混合编队协同作战是一个典型的协同作战场景，无人机群在有人直升机外圈飞行，相互之间通过数据链通信，实现二者信息共享，根据有人机飞行员的指挥控制开展任务，既提高了有人飞机的生存能力又延伸了无人机的探测距离和攻击距离。
图4：直升机平台状态转换视图（OV-6b）
完成全部OV 模型构建后，可以对模型进行仿真验证，模型开始运行后，可以从顺序图上获得系统运行时实时发生的活动和事件，通过工具对模型发送消息和事件，期待系统去处理这个信息并在必要时反馈回一个信息，从而检验设计的正确性。通过建立活动和能力的映射关系(CV-6),不断迭代补充缺失的能力和作战活动，最后得到完整的直升机平台能力需求。
美国翻译家奈达指出，“翻译是两种文化之间的交流。对于真正成功的翻译而言，熟悉两种文化甚至比掌握两种语言更重要。因为词语只有在其作用的文化背景中才有意义”。[3]这说明翻译要将本土文化和异域文化结合起来，要是离开文化背景去翻译，是不可能实现两种语言之间的真正交流。因此，文化之间的差异带来的困难是不容忽视的，“这种差异往往会引起文化意象的失落或扭曲”。[2]20比如很多译者都认为双关语的翻译是很难用目标语完整而传神地表达出原语的意义。
4 结语
本文基于UPDM 提供的建模方法，使用rapsody 工具构建了直升机平台的协同作战的运行视图模型，提供了一种适用于型号早期设计的需求分析方法。
参考文献
[1]M Hause,The Unified Profile for DoDAF/MoDAF(UPDM) enabling system of systems on many levels 2010.
[2]M Hause,Model-Based System of Systems Engineering with UPDM,2010.
作者简介
郑磊，天津市人。硕士学位。现为中国直升机设计研究所工程师。主要研究方向为航空电子系统综合化设计。
作者单位
中国直升机设计研究所（直升机公司研发中心） 天津市 300000
标签：UPDM论文; 建模论文; 需求分析论文; 中国直升机设计研究所(直升机公司研发中心)论文;