基于模型的系统工程(MBSE)的案例研究,第 2 部分 为分布式系统的分析和设计开发以数据为中心的流.pdfVIP

在本系列的第1部分中，我们获得了UAV地面控制器的系统设计，我们使用IBMRational

Harmony系统工程作为一个流程，指引我们了解子系统和逻辑接口。不过，分布式系统的设计

往往以数据为中心，而数据实体在系统设计中又占据最重要的位置。因此，很显然，我们只好稍

微调整一下RationalHarmony系统工程流程，让设计流程把重点放在数据实体上，同时继续将

RationalHarmony系统工程等成熟的MBSE流程的优势融入设计中。

在分布式系统设计中，使用一个先进的接口语言来定义这些数据交互是有必要的，这样做不仅可

以在整个交互过程中确保各子系统的一致性，还可以捕获设置在语言本身中的数据的交互目的和

行为。在不断变化的接口规范语言中，类似的步骤是通过OMG数据分发服务(Data

DistributionService,DDS)规范（参阅参考资料）实现。在派生的逻辑接口中的子系统之间弹

出操作性ICD（界面控制文件）时，标准的RationalHarmony系统工程流程结束时的切换（参

阅参考资料）已经足够用，但是，在利用数据分发服务(DDS)将这些逻辑接口映射到信息交换

结构时，可能并不简单。

在本文中，我们将尝试调整标准的RationalHarmony系统工程流程的工作流，让它支持分布式

不协调性，而不是支持RationalHarmony。首先，我们将介绍DDS规范和Problem-frame

Analysis的结构（请参阅参考资料）。然后，我们遵循修改过的MBSE流程中所涉及的步骤，

这些步骤及时采用了DDS，并在整个分布式系统的分析和设计过程中体现它。最后，您应该能

够通过使用与本文第1部分中相同的案例研究来运行这些步骤。

了解DDS和问题框架分析

OMG数据分布服务(DataDistributionService,DDS)规范被划分为两个架构层次。下层是以

数据为中心的发布和订阅(DataCentricPublishandSubscribe,DCPS)层，其中包含了发布和

订阅通信机制的类型安全的接口。上层是数据本地重构层(DataLocalReconstructionLayer,

DLRL)，它使应用程序开发人员能够在DCPS层上构建本地对象模型，以屏蔽应用程序对

DCPS的感知。本文的内容仅限于DCPS的一些特定结构。

回页首

以数据为中心的发布和订阅

DCPS层将数据从发布者传播到感兴趣的订阅者。它的实现所使用的概念是，发布者和数据编

写器和在发送端，而订阅者和数据读取器在接收端。DCPS层由一个或多个数据域组成，其

中每个域都包含通过DDS进行通信的发布者和订阅者。每对发布者和订阅者都从属于一个域。

在所有数据域中，都是根据主题来识别数据，主题是一个类型特定的域段，使发布者和订阅者

能够明确地指定数据。

主题名称、数据类型服务质量

在一个域中，每个主题都将惟一的和一组(QoS)策略与数据相关

联。每个主题都与一个数据类型相关联，但多个不同主题可以发布相同的数据类型。发布者的行

为由与发布者、数据创建者和特定数据源的主题元素关联的QoS策略决定。同样，订阅者的行

为由与订阅者、数据读取器和特定数据接收器的主题元素关联的QoS策略决定。可以在语言中

指定并在案例研究中使用的一些QoS策略和操作，如表1和表2所示。QoS策略和操作如

下所示。

表1.记录相关的DDSQoS策略

QoS描述

Liveliness验证，确