一种基于dsm和工作流的卫星设计数据传递方法

一种基于dsm和工作流的卫星设计数据传递方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，属于航天器设计领域。该方法首先基于传统的流程表述方式，整理和归纳出设计卫星或其他类型航天器的一般流程；然后映射生成DSM矩阵、统计DSM项以及逐项进行结构化定量分析，得到一个完善的参数关联明细表；再利用基于电子表格中间件技术，实现电子表格的数据库存储，并反演生成反映工程实际的卫星耦合设计流程，通过友好的人机界面对各个卫星设计活动之间的关联进行动态展现，最后进行数据自动流转，并生成设计报告，为下一步的优化打好基础。
【专利说明】一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，属于航天器设计领域。
【背景技术】
[0002]设计结构矩阵(Design Structure Matrix, DSM)技术适用于一个复杂系统的f禹合关系的建模，在欧美航天工业已经得到了广泛深入的应用。DSM是从有向图发展而来，通过数学矩阵的形式描述某一类型的设计因素，如设计参数、设计活动等，相互间依赖、制约等复杂关系。航天器产品的设计演化过程中，参数配置不断更新，以螺旋迭代的模式趋于成熟和稳定，并最终达到预定的设计目标。通过设计结构矩阵能较为完整地反映产品设计及其过程中的潜在问题，是产品设计中的过程重组、组织优化提供规划、分析和实施的基础。设计结构矩阵的概念最早由美国Steward博士在1981年提出，1989年NASA兰利中心的RogerJ.首次将其应用于航天领域并开发出了基于DSM的DeMAID软件。NASA的应用示范使得DSM理论在学术界和工程界引起广泛关注，已经在汽车、建筑等多个领域得到较多研究和应用。在我国航天等多个工业领域，传统上使用串行或并行的工作模式来描述复杂系统或复杂过程，对于客观实际上广泛存在的耦合迭代关系难以描述，并给后续的系统分析和过程优化带来了巨大困难。DSM设计结构矩阵以其形象性、可操作性的优势非常适合解决这个难题。
[0003]中国空间技术研究院神舟学院在开展员工和客户培训的过程中，通过项目实践提升学员航天器设计的能力，形成了一套独特的航天器虚拟设计教学平台。经过近5年的发展，在软硬件建设方面已经初具规模，基本能涵盖通信、遥感、载人航天等多个系列的多数专业和学科，为中国和其他国家培养了数百名航天人才，但在跨学科的集成和设计协同方面还存在流程不清晰规范、集成不够系统化的问题，特别是缺乏一个航天器设计参数信息传递和沟通的系统平台，参数交换仍然依靠文档和会议，效率有待进一步提升。
[0004]为了满足教学任务，学员需要理清航天器设计的一般技术流程，确定初步方案设计阶段各类信息数据结构及依赖关系，开发出一套支持卫星设计理论教学和实习的软件信息系统。由于航天器自身的复杂性，涉及众多的学科、专业、人员和任务，且相互之间存在着耦合、嵌套、迭代的关系，最大的困难是如何准确地描述航天器设计过程中各项设计活动间的信息关系，而设计结构矩阵(DSM)科学地反映了这种关系。本文在航天器虚拟设计教学平台的开发过程中，使用DSM技术建立航天器方案设计阶段的通用过程模型，并自主开发了一套针对耦合复杂系统进行建模分析的DSM分析的软件工具，并将其应用到基于参数的航天器集成设计系统的研发中。

【发明内容】

[0005]本发明的技术解决了大型工业产品的研发过程分析的耦合性和复杂性难题，提供了一种用于复杂产品或服务的流程分析、耦合分析、关联分析、系统设计的工具。该工具能够实现复杂研究对象的条缕分析，化繁为简，化混沌为清晰，有利于流程的优化、工作模式的调整、乃至部门或团队的重组，提高工作能效。
[0006]本发明所要达到的技术效果是:基于现有流程，将其映射生成DSM，存入数据库并以Excel电子表格为前端界面复现设计流程，基于工作流动态实时发布有效设计数据，从而大幅减少工程技术和管理人员花费在文档和协调会议上的时间。
[0007]本发明具有以下鲜明的特点:
[0008]1.基于现有流程和传统的流程表述方式；
[0009]2.将流程映射生成DSM ；
[0010]3.自动统计DSM项，
[0011]4.逐项进行结构化定量分析；
[0012]5.运用关系数据库技术进行关联的存储；
[0013]6.用Excel作为前端界面进行流程复现；
[0014]7.动态关联的展现，友好人机界面；
[0015]8.基于工作流的数据自动流转、发放；
[0016]9.按照用户要求自动采集设计数据合成设计报告；
[0017]10.项目全过程实时监控各项活动的状态和进展。
[0018]本发明的技术解决方案是:从人们的传统思维模式出发，将串并行模式的流程映射生成设计结构矩阵(DSM)，然后统计出所有的关联项，再对其进行逐项结构化定量分析，从而彻底理清相互依赖关系；将关联关系信息存入SQL关系数据库，使用Excel电子表格再现，此时原有的串并行流程已经升级为网状流程图；通过友好的人机界面对用户直观展示关联关系，并实现数据基于审批工作流的自动流转。
[0019]本发明涉及的基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法包括以下步骤:
[0020]第一步:基于传统的流程表述方式，整理和归纳出设计卫星的一般流程，所述卫星的设计分为总体SO和8个分系统S1-S8，所述8个分系统S1-S8包括载荷分系统S1、姿轨控分系统S2、推进分系统S3、数管分系统S4、测控分系统S5、热控分系统S6、电源分系统S7、结构分系统S8，每个分系统的活动可以分别进一步分解为多项子活动:
[0021]总体SO包括:1)研制总要求下达、2)大系统初步接口协调、3)各分系统FMEA (失效模式和后果分析)、4)各分系统可靠性预计、5)动态成像质量分析、6)图像定位精度仿真分析、7)图像辐射质量仿真分析、8)可靠性指标分配、9)整星可靠性预计、10)整星FMEA、
11)安全性设计、12)有效载荷配置分析、13)平台选择分析、14)轨道初步方案设计、15)总体参数预算、16)空间环境条件分析、17)轨道设计、18)图像几何质量需求分析、19)图像辐射质量需求分析、20)星上固存容量需求分析、21)有效载荷工作模式设计、22)卫星构型、23)各设备布局、24)总装设计相关分析；
[0022]载荷分系统SI包括:1)初始任务分析、2)成像方式选择、3)光谱获取方式选择、
4)光学系统选型、5)探测器件选型、6)星上定标方式选择、7)制冷方式选择、8)初步总体方案、9)可靠性、安全性设计、10)电子学方案设计与分析、11)光学系统方案设计、12)光学系统MTF分析、13)结构方案设计、14)结构模型分析、15)热控方案设计与热设计、16)定标方案设计、17)扫描机构设计、18) 二维指向机构设计、19)综合分析与性能预估、20)关键部组件装调检测方案设计、21)光学遥感器总装方案设计、22)光学遥感器整机测试方案设计、23)光学遥感器初步设计评审文件；[0023]姿轨控分系统S2包括:1)用户需求、2)系统部件配置及安装的初步方案论证、3)工作模式分析的初步方案论证、4)燃耗计算的初步方案论证、5)初步方案论证报告、6)方案研究、7)仿真验证、8)技术总结、9)关键技术攻关报告、10)工作模式、11)系统部件配置及安装的初样方案设计、12)动力学建模的初样方案设计、13)扰动影响分析的初样方案设计、14)姿态确定方案的初样方案设计、15)姿态控制方案的初样方案设计、16)部件诊断策略、17)系统重构策略、18)控制系统稳定性分析、19)数字仿真、20)燃耗计算的初样方案设计、21)任务需求分析、22)初样方案设计报告H)R、23)动力学建模的需求分析、24)扰动影响分析需求分析、25)姿态控制策略、26)姿态确定策略、27)系统部件配置及安装需求分析、28)工作模式分析的需求分析、29)需求分析报告、30)动力学建模的初步方案论证、31)扰动影响分析的初步方案论证、32)姿态控制方案的初步方案论证、33)姿态确定方案的初步方案论证；
[0024]推进分系统S3包括:1)总体输入、2)卫星推力器工作模式输入、3)推进系统任务分析、4)推进系统安全性验证、5)推进系统可靠性验证、6)推进系统文件编写、7)推进系统文件评审、8)推进系统接口协调、9)推进系统方案选择、10)推进系统方案设计、11)推进系统安全性设计、12)推进系统可靠性设计、13)推进系统方案初步评估、14)建立系统数学模型、15)推进系统数学仿真、16)初步方案评审、17)推进系统热设计、18)推进系统密封设计、19)推进系统结构强度设计、20)推进系统接口设计；
[0025]数管分系统S4包括:1)分系统用户需求、2)分系统用户需求分析、3)星上总线设计、4)遥控指令设计、5)遥测数据设计、6)测温、控温接口设计、7)时间系统设计、8)软件设计、9)硬件设计、10)抗辐照、抗SEU设计、11)可靠性预计、12)FMEA分析、13)方案设计报告编写、14)分系统用户需求分析评审；
[0026]测控分系统S5包括:1)测控分系统需求分析、2)分系统初步方案设计评审文件编写、3)明确研制阶段、工作流程、4)星地测控需求、5)测控分系统对外接口协调、6)可靠性、安全性初步要求、7)测控分系统初步要求、8)分系统方案分析、9)射频信道参数设计、10)应答机测距测速指标及体制设计、11)应答机频率捕获跟踪范围设计、12)遥测体制设计、13)遥控体制设计、14)星地链路预算、15)与星务分系统接口设计、16)与电源分系统接口设计、17)与总体电路接口设计、18)与热控分系统接口设计、19)与天线分系统接口设计、20)与卫星总体接口设计、21)可靠性、安全性预计、22)可靠性验证试验、23)分系统测试计划；
[0027]热控分系统S6包括:1)热控分系统任务分析、2)服务舱建模、3)载荷舱建模、4)材料热物性和辐射参数选取、5)仪器设备热耗和加热器设置、6)轨道设置、7)外热流计算、
8)极端工况温度场分析、9)优化热设计参数满足指标要求、10)确定热设计状态、11)热控分系统可靠性、12)安全性分析与设计、13)热控分系统测试计划、14)热控分系统初步需求分析、15)热控分系统初步设计评审文件编写、16)卫星轨道环境分析、17)舱板散热能力分析、18)卫星各个舱段平均热耗统计、19)热控分系统外部接口协调、20)热控分系统初步设计方案、21)载荷舱初步热控设计方案、22)服务舱初步热控设计方案、23)载荷舱各小舱散热面计算、24)载荷舱各小舱散热面草图、25)载荷舱特殊单机控温需求分析、26)载荷舱特殊单机控温回路初步设计、27)载荷舱热管选型、28)载荷舱热管布局、29)服务舱热管选型、30)服务舱热管布局、31)服务舱各小舱散热面计算、32)服务舱各小舱散热面草图、33)服务舱特殊单机控温需求分析、34)服务舱特殊单机控温回路初步设计、35)推进系统热控设计、36)卫星舱板外热控设计、37)卫星设备状态设计、38)卫星舱板内热控设计、39)热控分系统初步设计结果；
[0028]电源分系统S7包括:1)电源系统初始任务分析、2)确定供配电系统拓扑结构和基本配置、3)太阳电池阵和蓄电池组初步需求、4)功率分配需求确认、5)电源分系统初步技术要求、6)太阳电池阵初步设计、7)蓄电池组初步设计、8)电源控制装置(PCU)初步设计、
9)电源下位机初步设计、10)配电器设计、11)配电器下位机初步设计、12)电缆网设计、13)可靠性、安全性分析与设计、14)电源分系统能量平衡分析、15)电源系统测试计划、16)电源分系统初步设计评审文件编写；
[0029]结构分系统S8包括:1)结构分系统研制技术要求、2)总体、总装、热控接口、3)天线、太阳翼有限元模型、4)任务明确和协调、5)初步技术要求评审(PTRR)、6)结构分系统总体设计、7)太阳翼接口设计、8)天线接口设计、9)星箭接口设计、10)忙箱接口设计、11)主承力结构设计、12)结构之间的连接设计、13)起吊点设计、14)结构分系统关键部件方案设计、15)结构分系统关键部件力学分析验证、16)结构分系统关键部件力学验证试验设计、17)建立卫星主结构初步三维模型、18)建立卫星主结构初步有限元模型、19)整星初步静力分析、20)整星初步模态分析、21)卫星主结构初步力学分析报告、22)结构分系统初步设计评估、23)整星力学试验验证方案、24)整星力学试验设计、25)建立卫星主结构详细三维模型、26)结构分系统部装设计、27)结构分系统图样设计、28)整星有限元详细建模、29)整星静力分析、30)整星模态分析、31)整星频响分析、32)卫星主结构详细力学分析报告、33)结构分系统初步设计方案评审O3DR)；
[0030]以上总体(SO)和分系统(S1-S8)，每个模块的各项子活动均共同构成一个串并行混合式流程。
[0031]第二步:映射生成DSM矩阵、统计DSM项以及逐项进行结构化定量分析，得到一个完善的参数关联明细表；
[0032]第三步:运用SQL关系数据库和Excel电子表格的中间件技术将上述明细表存入数据库，并反演生成反映工程实际的卫星耦合设计流程；本申请所述的ExcelSever电子表格中间件技术以北京勤哲公司的ExcelServer软件为代表，所述SQL指的是结构化查询语言。
[0033]第四步:通过友好的人机界面对各个卫星设计活动之间的关联进行动态展现，以使卫星设计过程的关联性进行直观的认知；比如，当用户点击选中一个活动时，与之相关的上、下游活动均被不同颜色高亮提示，根据信息传递的起止端是否跨分系统以不同线型的连线来表示；当用户选中一根关联线条时，其所代表的传递参数信息即可以泡泡的形式直观提示；
[0034]第五步:数据自动流转；对于每个元素的关联进行统计，分别整理来自上游的输入和流向下游的输出，可实现从上游提取相应的数据，向下游发布数据。为了保证信息和流程的完整性，原则上每个元素都应该有默认值。自动生成的每个模版都有输入(Input)信息列表和输出(Output)信息列表。
[0035]第六步:所有的输出设计数据作为一个完整的数据包，需要经过工作流的审批通过才能成为正式的发布数据，并被下游设计活动作为输入数据所接受。审批的流程为普通设计师检入并提交已经定义好的数据包，然后由该分系统的主任设计师或总设计师进行审批。如果审批人认为数据包不符合要求则做退回处理，如果认为数据包符合相关要求则予以通过。设计数据包只有检出操作后才能进行修改。
[0036]检入(check-1n):表示将数据经过检验和封存后，送入数据库中，此时数据状态变为只读(Read-only)；
[0037]检出(check-out):表示将数据打开封存标识，从数据库中取出，此时数据状态变为可修改状态(Read-Write)。
[0038]第七步:基于工作流的数据审批，根据审批的结果对数据包的状态标签进行修改，即状态迁移。将每个设计活动的输出结果集当成一个数据包，当负责的资深工程师认为全部符合要求时，给予审批通过，系统予以发布，在流程的图形界面上将该活动直观地表示为绿色，以不完成。
[0039]由于存在着数据的耦合迭代关系，当新的数据发布时有可能造成下游设计活动的输入发生变化，继而有可能引发连锁反应，这在实际的卫星工程设计中是十分普遍的现象。传统上由于采用串并行的方式进行流程分析，刻意地忽略了这种关联关系，给工程实际带来了巨大的影响。这里采用DSM的方法，真实地再现了这种迭代和耦合，下游的设计数据输入发生了相应的状态变化。基于DSM的关联索引分析，可以对上游发生变化的设计活动进行捕获，继而做出警告提示，从颜色上加以区分。
[0040]第八步:自动生成设计报告。当设计流程中的活动状态全部为审批通过，即全部为绿色时，表明该分系统的设计工作已经完成。对于已经完成设计的活动，其输出参数信息能够被从数据库中进行提取，按照预先定制好的格式，以向导的形式分步快速生成设计报告。
[0041]优选地，在所述第四步中，为了给设计师一个明确的设计关联关系信息提示，采用基于DSM的信息进行驱动在界面进行动态提示数据信息；
[0042]优选地，在所述第五步中，为了便于设计活动的信息加工处理，将其关联设计活动明确地分为上游设计活动(Upper Stream)和下游设计活动(Downstream),并将该活动的关联项分为输入信息集(Input)和输出信息集(Output)。
[0043]优选地，在所述第六步中，为了确保卫星设计数据的质量和可信赖程度，需要经过工作流技术进行审批，即普通设计师提交待审批的数据包，然后由资深的主任设计师或总设计师来进行审批。
[0044]优选地，在所述第七步中，为了区分数据的版本有效性，根据其审批工作流过程打上相应的数据状态标签，只有当数据标签显示为审批通过，才能作为下游的设计活动的输入信息。为了真实反映卫星的设计迭代过程和流程耦合特性，根据DSM关联信息，对于上游发生变化的设计活动在图形界面上用高亮的颜色加以提醒和警告。
[0045]优选地，在所述第八步中，为了提高采集卫星有效设计数据的效率，采用数据库视图定义技术，将设计数据在数据库底层直接摘选出来，并根据预先定义好的WORD样式生成设计报告。
[0046]本发明通过以上步骤，给出了复杂系统或产品进行关联分析的方法，同时给出了若干最常用的分析模版。
[0047]本发明的主要优点是:以一种易于操作的结构化分析方法，完整而严谨地表述大型工业产品或服务的复杂过程，具有无限的表述深度，同时充分利用现有的数据库、电子表格、人机交互等技术使之成为可供客户方便使用的软件工具。
【专利附图】

【附图说明】
[0048]图1卫星设计某模块的串并行混合式流程
[0049]图2卫星某模块的DSM分析界面
[0050]图3根据DSM关联信息再现的卫星分系统及设计流程图
[0051]图3不同分系统之间的DSM关联总计分析
[0052]图4不同颜色和线型的连线表示卫星设计活动之间的关联
[0053]图5动态提示每根连线所代表的传递参数信息
[0054]图6具体设计活动的输入参数和输出参数信息
[0055]图7用活动框的底色和边框颜色区分用户权限和活动状态
[0056]图8根据工作流对数据版本进行审批控制
[0057]图9a_图9c自动采集数据后，分步快速生成设计报告
【具体实施方式】
[0058]本文仅就遥感卫星的载荷分系统为实施例，结合附图对本发明的数据传递方法作详细介绍。遥感卫星的其他各个分系统以及通信卫星、资源卫星等其他种类卫星设计过程的数据传递过程与下文的描述完全类似，本领域技术人员有能力举一反三，在此不做赘述。
[0059]本发明涉及的基于DSM和工作流的遥感卫星设计数据传递方法包括以下步骤:
[0060]第一步:基于传统的流程表述方式，整理和归纳出设计遥感卫星的一般流程，所述遥感卫星载荷分系统的设计包括:1)初始任务分析、2)成像方式选择、3)光谱获取方式选择、4)光学系统选型、5)探测器件选型、6)星上定标方式选择、7)制冷方式选择、8)初步总体方案、9)可靠性、安全性设计、10)电子学方案设计与分析、11)光学系统方案设计、12)光学系统MTF分析(MTF,即Modulation Transfer Function,光学传递函数，是表征光学系统对不同空间频率的目标函数的传递性能，它将傅里叶变换这种数学工具引入应用光学领域，从而使像质评价有了数学依据，是目前光学系统的图像质量评价的主要指标之一)、13)结构方案设计、14)结构模型分析、15)热控方案设计与热设计、16)定标方案设计、17)扫描机构设计、18) 二维指向机构设计、19)综合分析与性能预估、20)关键部组件装调检测方案设计、21)光学遥感器总装方案设计、22)光学遥感器整机测试方案设计、23)光学遥感器初步设计评审文件；该载荷分系统的各项子活动共同构成一个串并行混合式流程，如图1所
/Jn ο
[0061]第二步:映射生成DSM矩阵(如图2所示)、统计DSM项以及逐项进行结构化定量分析，得到一个完善的参数关联明细表；
[0062]第三步:运用SQL(结构化查询语言)关系数据库和Excel电子表格的中间件技术将上述明细表存入数据库，并反演生成反映工程实际的遥感卫星耦合设计流程，如图3所示；
[0063]第四步:通过友好的人机界面对各个遥感卫星设计活动之间的关联进行动态展现，以使遥感卫星设计过程的关联性进行直观的认知，如图4所示；比如，当用户点击选中一个活动时，与之相关的上、下游活动均被不同颜色高亮提示，当用户选中一根关联线条时，其所代表的传递参数信息即可以泡泡的形式直观提示，如图5所示；
[0064]第五步:数据自动流转；对于每个元素的关联进行统计，分别整理来自上游的输入和流向下游的输出，可实现从上游提取相应的数据，向下游发布数据。为了保证信息和流程的完整性，原则上每个元素都应该有默认值。自动生成的每个模版都有输入(Input)信息列表和输出(Output)信息列表,如图6所示。
[0065]第六步:所有的输出设计数据作为一个完整的数据包，需要经过工作流的审批通过才能成为正式的发布数据，并被下游设计活动作为输入数据所接受。审批的流程为普通设计师检入并提交已经定义好的数据包，然后由该分系统的主任设计师或总设计师进行审批。如果审批人认为数据包不符合要求则做退回处理，如果认为数据包符合相关要求则予以通过。设计数据包只有检出操作后才能进行修改。
[0066]检入(check-1n):表示将数据经过检验和封存后，送入数据库中，此时数据状态变为只读(Read-only)；
[0067]检出(check-out):表示将数据打开封存标识，从数据库中取出，此时数据状态变为可修改状态(Read-Write)。
[0068]第七步:基于工作流的数据审批，根据审批的结果对数据包的状态标签进行修改，即状态迁移。将每个设计活动的输出结果集当成一个数据包，当负责的资深工程师认为全部符合要求时，给予审批通过，系统予以发布，在流程的图形界面上将该活动直观地表示为绿色，以示完成。为了直观表示各个用户对各个设计活动的权限状态，以及各个设计活动自身的工作流状态，分别用活动框的底色和边框颜色加以区分，如图7所示。对于有权限进行审批的用户可以直接登录系统批准(Pass)或拒绝(Reject)该数据版本的发放，如图8所
/Jn ο
[0069]第八步:报告自动生成，当设计流程中的活动状态全部为审批通过，即全部为绿色时，表明该分系统的设计工作已经完成。对于已经完成设计的活动，其输出参数信息能够被从数据库中进行提取，按照预先定制好的格式生成设计报告，如图9a_9c所示。
[0070]第九步:由于存在着数据的耦合迭代关系，当新的数据发布时有可能造成下游设计活动的输入发生变化，继而有可能引发连锁反应，这在实际的遥感卫星工程设计中是十分普遍的现象。传统上由于采用串并行的方式进行流程分析，刻意地忽略了这种关联关系，给工程实际带来了巨大的影响。这里采用DSM的方法，真实地再现了这种迭代和耦合，下游的设计数据输入发生了相应的状态变化。基于DSM的关联索引分析，可以对上游发生变化的设计活动进行捕获，继而做出警告提示，从颜色上加以区分。
[0071]在所述第四步中，为了给设计师一个明确的设计关联关系信息提示，采用基于DSM的信息进行驱动在界面进行动态提示数据信息；
[0072]在所述第五步中，为了便于设计活动的信息加工处理，将其关联设计活动明确地分为上游设计活动(Upper Stream)和下游设计活动(Downstream),并将该活动的关联项分为输入信息集(Input)和输出信息集(Output)。
[0073]在所述第六步中，为了确保遥感卫星设计数据的质量和可信赖程度，需要经过工作流技术进行审批，即普通设计师提交待审批的数据包，然后由资深的主任设计师或总设计师来进行审批。
[0074]在所述第七步中，为了区分数据的版本有效性，根据其审批工作流过程打上相应的数据状态标签，只有当数据标签显示为审批通过，才能作为下游的设计活动的输入信息。
[0075]在所述第八步中，为了提高采集遥感卫星有效设计数据的效率，采用数据库视图定义技术，将设计数据在数据库底层直接摘选出来，并根据预先定义好的WORD样式生成设计报告。
[0076]在所述第九步中，为了真实反映遥感卫星的设计迭代过程和流程耦合特性，根据DSM关联信息，对于上游发生变化的设计活动在图形界面上用高亮的颜色加以提醒和警告。
【权利要求】
1.一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 第一步:基于传统的流程表述方式，整理和归纳出设计卫星的一般流程，所述卫星的设计分为总体SO和8个分系统S1-S8，所述8个分系统S1-S8包括载荷分系统S1、姿轨控分系统S2、推进分系统S3、数管分系统S4、测控分系统S5、热控分系统S6、电源分系统S7、结构分系统S8，每个分系统的活动可以分别进一步分解为多项子活动: 总体SO包括:1)研制总要求下达、2)大系统初步接口协调、3)各分系统FMEA(失效模式与后果分析)、4)各分系统可靠性预计、5)动态成像质量分析、6)图像定位精度仿真分析、7)图像辐射质量仿真分析、8)可靠性指标分配、9)整星可靠性预计、10)整星FMEAU1)安全性设计、12)有效载荷配置分析、13)平台选择分析、14)轨道初步方案设计、15)总体参数预算、16)空间环境条件分析、17)轨道设计、18)图像几何质量需求分析、19)图像辐射质量需求分析、20)星上固存容量需求分析、21)有效载荷工作模式设计、22)卫星构型、23)各设备布局、24)总装设计相关分析； 载荷分系统SI包括:1)初始任务分析、2)成像方式选择、3)光谱获取方式选择、4)光学系统选型、5)探测器件选型、6)星上定标方式选择、7)制冷方式选择、8)初步总体方案、9)可靠性、安全性设计、10)电子学方案设计与分析、11)光学系统方案设计、12)光学系统MTF分析、13)结构方案设计、14)结构模型分析、15)热控方案设计与热设计、16)定标方案设计、17)扫描机构设计、18) 二维指向机构设计、19)综合分析与性能预估、20)关键部组件装调检测方案设计、21)光学遥感器总装方案设计、22)光学遥感器整机测试方案设计、23)光学遥感器初步设计评审文件； 姿轨控分系统S2包括:1)用户需求、2)系统部件配置及安装的初步方案论证、3)工作模式分析的初步方案论证、4)燃耗计算的初步方案论证、5)初步方案论证报告、6)方案研究、7)仿真验证、8)技术总结、9)关键技术攻关报告、10)工作模式、11)系统部件配置及安装的初样方案设计、12)动力学建模的初样方案设计、13)扰动影响分析的初样方案设计、14)姿态确定方案的初样方案设计、15)姿态控制方案的初样方案设计、16)部件诊断策略、17)系统重构策略、18)控制系统稳定性分析、19)数字仿真、20)燃耗计算的初样方案设计、21)任务需求分析、22)初样方案设计报告H)R、23)动力学建模的需求分析、24)扰动影响分析需求分析、25)姿态控制策略、26)姿态确定策略、27)系统部件配置及安装需求分析、28)工作模式分析的需求分析、29)需求分析报告、30)动力学建模的初步方案论证、31)扰动影响分析的初步方案论证、32)姿态控制方案的初步方案论证、33)姿态确定方案的初步方案论证； 推进分系统S3包括:1)总体输入、2)卫星推力器工作模式输入、3)推进系统任务分析、4)推进系统安全性验证、5)推进系统可靠性验证、6)推进系统文件编写、7)推进系统文件评审、8)推进系统接口协调、9)推进系统方案选择、10)推进系统方案设计、11)推进系统安全性设计、12)推进系统可靠性设计、13)推进系统方案初步评估、14)建立系统数学模型、15)推进系统数学仿真、16)初步方案评审、17)推进系统热设计、18)推进系统密封设计、19)推进系统结构强度设计、20)推进系统接口设计； 数管分系统S4包括:1)分系统用户需求、2)分系统用户需求分析、3)星上总线设计、4)遥控指令设计、5)遥测数据设计、6)测温、控温接口设计、7)时间系统设计、8)软件设计、9)硬件设计、10)抗辐照、抗SEU设计、11)可靠性预计、12)FMEA分析、13)方案设计报告编写、14)分系统用户需求分析评审； 测控分系统S5包括:1)测控分系统需求分析、2)分系统初步方案设计评审文件编写、3)明确研制阶段、工作流程、4)星地测控需求、5)测控分系统对外接口协调、6)可靠性、安全性初步要求、7)测控分系统初步要求、8)分系统方案分析、9)射频信道参数设计、10)应答机测距测速指标及体制设计、11)应答机频率捕获跟踪范围设计、12)遥测体制设计、13)遥控体制设计、14)星地链路预算、15)与星务分系统接口设计、16)与电源分系统接口设计、17)与总体电路接口设计、18)与热控分系统接口设计、19)与天线分系统接口设计、20)与卫星总体接口设计、21)可靠性、安全性预计、22)可靠性验证试验、23)分系统测试计划；热控分系统S6包括:1)热控分系统任务分析、2)服务舱建模、3)载荷舱建模、4)材料热物性和辐射参数选取、5)仪器设备热耗和加热器设置、6)轨道设置、7)外热流计算、8)极端工况温度场分析、9)优化热设计参数满足指标要求、10)确定热设计状态、11)热控分系统可靠性、12)安全性分析与设计、13)热控分系统测试计划、14)热控分系统初步需求分析、15)热控分系统初步设计评审文件编写、16)卫星轨道环境分析、17)舱板散热能力分析、18)卫星各个舱段平均热耗统计、19)热控分系统外部接口协调、20)热控分系统初步设计方案、21)载荷舱初步热控设计方案、22)服务舱初步热控设计方案、23)载荷舱各小舱散热面计算、24)载荷舱各小舱散热面草图、25)载荷舱特殊单机控温需求分析、26)载荷舱特殊单机控温回路初步设计、27)载荷舱热管选型、28)载荷舱热管布局、29)服务舱热管选型、30)服务舱热管布局、31)服务舱各小舱散热面计算、32)服务舱各小舱散热面草图、33)服务舱特殊单机控温需求分析、34)服务舱特殊单机控温回路初步设计、35)推进系统热控设计、36)卫星舱板外热控设计、37)卫星设备状态设计、38)卫星舱板内热控设计、39)热控分系统初步设计结果； 电源分系统S7包括:1)电源系统初始任务分析、2)确定供配电系统拓扑结构和基本配置、3)太阳电池阵和蓄电池组初步需求、4)功率分配需求确认、5)电源分系统初步技术要求、6)太阳电池阵初步设计、7)蓄电池组初步设计、8)电源控制装置(PCU)初步设计、9)电源下位机初步设计、10)配电器设计、11)配电器下位机初步设计、12)电缆网设计、13)可靠性、安全性分析与设计、14)电源分系统能量平衡分析、15)电源系统测试计划、16)电源分系统初步设计评审文件编写； 结构分系统S8包括:1)结构分系统研制技术要求、2)总体、总装、热控接口、3)天线、太阳翼有限元模型、4)任务明确和协调、5)初步技术要求评审(PTRR)、6)结构分系统总体设计、7)太阳翼接口设计、8)天线接口设计、9)星箭接口设计、10)忙箱接口设计、11)主承力结构设计、12)结构之间的连接设计、13)起吊点设计、14)结构分系统关键部件方案设计、15)结构分系统关键部件力学分析验证、16)结构分系统关键部件力学验证试验设计、17)建立卫星主结构初步三维模型、18)建立卫星主结构初步有限元模型、19)整星初步静力分析、20)整星初步模态分析、21)卫星主结构初步力学分析报告、22)结构分系统初步设计评估、23)整星力学试验验证方案、24)整星力学试验设计、25)建立卫星主结构详细三维模型、26)结构分系统部装设计、27)结构分系统图样设计、28)整星有限元详细建模、29)整星静力分析、30)整星模态分析、31)整星频响分析、32)卫星主结构详细力学分析报告、33)结构分系统初步设计方案评审O3DR)；以上的总体SO和8个分系统S1-S8以及相应的分系统的各项子活动共同构成一个串并行混合式流程。 第二步:映射生成DSM矩阵、统计DSM项以及逐项进行结构化定量分析，得到一个完善的参数关联明细表； 第三步:运用SQL关系数据库和Excel电子表格的中间件技术将上述明细表存入数据库，并反演生成反映工程实际的卫星耦合设计流程； 第四步:通过友好的人机界面对卫星设计各个子活动之间的关联进行动态展现，以使卫星设计过程的关联性进行直观的认知 ； 第五步:数据自动流转；对于每个元素的关联进行统计，分别整理来自上游的输入和流向下游的输出，可实现从上游提取相应的数据，向下游发布数据； 第六步:所有的输出设计数据作为一个完整的数据包，需要经过工作流的审批通过才能成为正式的发布数据，并被下游设计活动作为输入数据所接受。 第七步:基于工作流的数据审批，根据审批的结果对数据包的状态标签进行修改，即状态迁移； 第八步:报告自动生成；当设计流程中的活动状态全部为审批通过，即全部为绿色时，表明该分系统的设计工作已经完成。对于已经完成设计的活动，其输出参数信息能够被从数据库中进行提取，按照预先定制好的格式生成设计报告。 第九步:基于DSM的关联索引分析，实现数据的迭代和耦合，从颜色上区分上下游数据的状态变化。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第四步中，采用基于DSM的信息进行驱动在界面进行动态提示数据信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第五步中，为了便于设计活动的信息加工处理，将其关联设计活动明确地分为上游设计活动(Upper Stream)和下游设计活动(Downstream),并将该活动的关联项分为输入信息集(Input)和输出信息集(Output)。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第六步中，为了确保卫星设计数据的质量和可信赖程度，需要经过工作流技术进行审批。
5.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第七步中，为了区分数据的版本有效性，根据其审批工作流过程打上相应的数据状态标签，只有当数据标签显示为审批通过，才能作为下游的设计活动的输入信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第八步中，为了提高采集航天器有效设计数据的效率，采用数据库视图定义技术，将设计数据在数据库底层直接摘选出来，并根据预先定义好的WORD样式生成设计报生口 ο
7.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第九步中，为了真实反映卫星的设计迭代过程和流程耦合特性，根据DSM关联信息，对于上游发生变化的设计活动在图形界面上用高亮的颜色加以提醒和警告。
8.根据权利要求1所述的一种基于DSM和工作流的卫星设计数据传递方法，其特征在于，在所述第六步中，所述检入(check-1n)表示将数据经过检验和封存后，送入数据库中，此时数据状态变为只读(Read-only);所述检出(check-out):表示将数据打开封存标识，从数据库中取出，此时数 据状态变为可修改状态(Read-Write)。
【文档编号】G06F17/50GK103942350SQ201310018075
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】赵晟, 王伟, 温跃杰, 徐清, 李强, 曹洁, 马丽, 袁俊刚 申请人:中国空间技术研究院神舟学院