专利名称：一种c4isr系统元模型构建方法
技术领域：
本发明涉及一种领域元模型构建方法，特别是一种基于C4ISR系统的元模型构建方法。
背景技术：
在军事领域，对军事系统信息化的需求一直处在用自然语言定性描述的阶段，主观因素较多，没有形成一套科学规范的工程方法。随着对需求工程重要性的再次认识，开始使用一些工程手段进行军事需求的分析。借鉴软件工程领域形成的一些概念建模技术，例如面向对象的建模技术、结构化方法等，逐渐应用于对军事信息系统的需求分析中。但是军事信息化系统，尤其是C4ISR系统(C4代表指挥，控制，通讯，计算机，四个字的英文开头字母均为“C，”所以称“C4。” “I”代表情报；“S”代表电子监听；“R”代表侦察。C4ISR是军事术语，意为自动化指挥系统。它是现代军事指挥系统中，7个子系统的英语单词的第一个字母的缩写，即指挥Command、控制Control、通信 Communication、计算机 computer、情报 Intelligence、监视 Surveillance、侦察Reconnaissance。),是一种巨大的复杂系统,涉及部门众多、领域广泛,对系统的现状进行清晰的描述都比较十分困难；而军事需求是以当前系统现状为基础的，未来战争中究竟需要什么样的军事系统、如何完成作战使命，是军事专家、作战人员和技术人员都难以准确回答的问题。为了建设满足军事需求的信息化，军事人员、系统分析和设计人员必须通力合作，形成对军事需求完整、详尽、准确的形式化描述，保证所开发的系统完成作战使命。统一建模语言(Unified Modeling Language, UML)是一个通用的可视化建模语言，在军事系统信息化建设中，UML的应用十分广泛。美国国防部体系结构框架(DoDAF)和英国国防部体系结构框架(MODAF)都弓丨入了面向对象的思想，利用UML来建模。由于UML是一个通用的建模语言，不具备领域特有性，所以使用UML对某个特定领域建模时，不但需要熟练掌握UML建模流程，又要具有丰富的领域知识。而且UML语义比较抽象，模型建立后难以验证领域的有效性和正确性。特定领域建模(Domain-Specific Modeling, DSM)是近年来软件工程提出的一种新的方法学，用于设计和开发系统，以模型和领域为中心的开发方法称为软件工程的研究热点。DSM能够将特定领域的共性和变化特征抽象到比模型层更高的一层-元模型层，通过统一的元模型定义领域专用语言(Domain-Specific Language, DSL)。定义DSL的过程就是特定领域元模型构建的过程。通过元模型建模，对特定领域进行抽象描述，定义DSL特有的语法和语义。元模型(Meta Object Facility,M0F)是描述模型特定语言的模型,定义了一组相关的架构、语义和限制条件。MOF是OMG采用的定义元数据的技术和表达元数据的方法，用来定义面向对象元模型的基本元素、语法和结构。MOF框架的核心层为元-元模型层，及描述元模型的模型，通过类、属性和关联等元素定义元模型。MOF和UML之间的主要区别是前者旨在元数据建模，后者则是对象建模。
对象约束语言OCL用来描述对象的约束和相互之间的关联关系，用于面向对象的分析与设计。由于通常的元模型描述方法通常不够精细，难以提供与规范有关的所有相关部分，比如缺少描述模型中对象的附加约束，这些约束常常是用容易引起歧义的自然语言描述的。相对而言，OCL是一种容易理解和使用的形式语言，能够使模型更加精确。因此，如何能够开发出一种便于理解、表示的模型成为整个C4ISR系统构建的重要的第一步，决定着整个系统的走向，是一个重要的技术难点。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题针对现有技术针对在C4ISR领域中建模时出现的缺乏领域专用建模法、表示法不足以表现领域特征、领域专家在理解表示法面临困难等不足，提供一种C4ISR系统元模型构建方法，该方法无需领域专家具备很多建模语言方面的知识，能同时便于领域专家和建模者理解。为了解决上述技术问题，本发明公开了一种C4ISR系统元模型构建方法，包括如下步骤:(I)分析C4ISR领域特征，抽取C4ISR系统体系结构中的基本概念，及C4ISR概念与元模型元素之间的映射关系；(2)命名领域专用元模型元素；(3)建立元模型元素之间的关联；(4)建立领域元模型，描述元模型元素语法和语义特征。本发明所述步骤(I)中，C4ISR系统体系结构中的基本概念包括使命、任务、目标、事件、活动、数据项、能力、命令控制单元、执行者。本发明所述步骤(2)中，C4ISR概念与元模型元素之间采用η对I映射关系，这种映射关系是多对一的映射关系，一到η个C4ISR概念对应一个元模型元素。其中使命概念在元模型中用使命元素表示；任务、活动和事件概念在元模型中用任务元素表示；目标概念用目标元素表示；数据项和能力概念用实体元素表示；命令控制单元概念用使用者元素表示；执行者概念用角色元素表示。本发明包括以下步骤:(al)定义实体:实体从工作文档的语句中得到，由组成实体特征的属性和能力定义；(a2)定义使命和任务:将使命空间中的最闻层任务定义为使命，根据使命对任务进行逻辑分组，把最相关的任务划分到相同使命下，同时定义每项使命的目标和度量标准，每项任务的工作产品；(a3)定义行动者和角色:将行动者关联实体,将角色附属于一个行动者。本发明使命包括以下属性:输入列表，输出列表，前置条件，后置条件，目标列表，角色列表，通过负责或实现关系与使命相连的角色列表，度量列表；使命元素包括三个约束条件:一项使命至少有一个相关角色，一项使命至少与一个目标相关，一项使命可以没有自包含或自归纳的关系；目标有两个属性:度量列表、执行标准；目标元素有一个约束条件，目标应至少与一项度量标准相关；
实体包括三条属性:属性、能力、关联列表；使用者包括一条属性:角色列表；角色包括两个属性:任务列表、拥有列表；角色元素包括一个约束条件，一个角色应至少有一个使用者作为所有者。本发明所述步骤(2)或步骤(3)中，对模型元素、元模型元素之间的关联的附加约束条件用对象OCL约束语言表示。本发明通过现有成熟的C4ISR体系结构、军事领域专家及条令条例、军事著作文献、期刊、标准数据等知识确定C4ISR领域的概念。本发明通过建立C4ISR概念与模型专用元素的映射关系，来确定领域专用元模型元素。利用对象约束语言OCL用来描述对象的约束和相互之间的关联关系的特性，来描述模型元素和关联关系的约束。针对核心设计元素，选取UML中与之相近的元类继承加以扩展，重新定义元素的语法和语义。有益效果:本发明建立的C4ISR领域元模型表示方法是一种领域专用建模方法，元模型由领域专用元素组成，这些元素不依附于任何仿真专用概念或环境。在设计表示法及其定义的元模型元素时，考虑到概念建模领域的特定需要，允许定义使命空间已有概念。另外，它在某些地方重用了 UML元模型元素，但是在核心元素设计上重新定义了元素的语法和语义，同时利用OCL语言约束模型元素和关联，使之更加适合C4ISR领域的表示。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更 加清楚。
图1是C4ISR概念与元模型元素之间的映射关系图。图2是元模型元素的关联图。图3是C4ISR系统的领域特征元模型图。图4是C4ISR系统使命空间图。图5是C41 SR系统任务流程图。
具体实施例方式本发明首先根据现有成熟的C4ISR体系结构、军事领域专家及条令条例、军事著作文献、期刊、标准数据抽取的C4ISR领域概念。为了和国外相应C4ISR概念对照，如表I所示，概念分为中文名称和英文名称。表1C4ISR领域概念
权利要求
1.一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)分析C4ISR领域特征，抽取C4ISR系统体系结构中的基本概念，及C4ISR概念与元模型元素之间的映射关系； (2)命名领域专用元模型元素； (3)建立元模型元素之间的关联； (4)建立领域元模型，描述元模型元素语法和语义特征。
2.根据权利要求1所述的一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，所述步骤(I)中，C4ISR系统体系结构中的基本概念包括使命、任务、目标、事件、活动、数据项、能力、命令控制单元、执行者。
3.根据权利要求1所述的一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，所述步骤(2)中，C4ISR概念与元模型元素之间采用η对I映射关系，其中使命概念在元模型中用使命元素表示；任务、活动和事件概念在元模型中用任务元素表示；目标概念用目标元素表示；数据项和能力概念用实体元素表示；命令控制单元概念用使用者元素表示；执行者概念用角色元素表示。
4.根据权利要求1所述的一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤: (al)定义实体:实体从工作文档的语句中得到，由组成实体特征的属性和能力定义；(a2)定义使命和任务:将使命空间中的最闻层任务定义为使命，根据使命对任务进行逻辑分组，把最相关的任务划分到相同使命下，同时定义每项使命的目标和度量标准，每项任务的工作产品； (a3)定义行动者和角色:将行动者关联实体，将角色附属于一个行动者。
5.根据权利要求1所述的一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，使命包括以下属性:输入列表，输出列表，前置条件，后置条件，目标列表，角色列表，通过负责或实现关系与使命相连的角色列表，度量列表；使命兀素包括三个约束条件:一项使命至少有一个相关角色，一项使命至少与一个目标相关，一项使命可以没有自包含或自归纳的关系； 目标有两个属性:度量列表、执行标准；目标元素有一个约束条件，目标应至少与一项度量标准相关； 实体包括三条属性:属性、能力、关联列表； 使用者包括一条属性:角色列表； 角色包括两个属性:任务列表、拥有列表；角色元素包括一个约束条件，一个角色应至少有一个使用者作为所有者。
6.根据权利要求1所述的一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，所述步骤(2)或步骤(3)中，对模型元素、元模型元素之间的关联的附加约束条件用对象OCL约束语言表/Jn ο
全文摘要
本发明公开了一种C4ISR系统元模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤(1)分析C4ISR领域特征，抽取C4ISR系统体系结构中的基本概念，及C4ISR概念与元模型元素之间的映射关系；(2)命名领域专用元模型元素；(3)建立元模型元素之间的关联；(4)建立领域元模型，描述元模型元素语法和语义特征。本发明建立的C4ISR领域元模型表示方法是一种领域专用建模方法，元模型由领域专用元素组成，这些元素不依附于任何仿真专用概念或环境。在设计表示法及其定义的元模型元素时，考虑到概念建模领域的特定需要，允许定义使命空间已有概念。
文档编号G06F17/30GK103150386SQ20131009167
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者丁晓剑, 谢斌, 俞杰, 崔鹏, 陈淼, 雷鸣 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所