面向智能汽车赛博物理系统的领域特定建模语言研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.08.004

Abstract

Abstract:

The intelligent vehicle cyber-physical system （IVCPS） is a complex large-scale system with cross-fusion features across multiple fields. When designing domain-specific modeling languages （DSML） for IVCPS， the application of existing modeling languages has problems such as poor scalability， low maturity， and high learning cost. Therefore， based on the V-model and innovative architecture methods， this article studies the DSML for the IVCPS from two aspects： the top-level design process of IVCPS and the definition of language elements in the IVCPS meta-language knowledge set. The normalization of the IVCPS system-level meta-language and component-based meta-language is defined， and the components that express physical implementation， dynamic characteristics， and cyber computation in cyber-physical components are studied， so as to provide reference for the encapsulation and creation of cyber-physical components.

Key words: intelligent vehicle cyber physical system （IVCPS）, SysML, domain specific modeling language （DSML）, architecture design process

Jing Zhao,Hao Liang,Tianxiao Xu,Yayue Xiao,Bowen Jiang. Research on Domain Specific Modeling Language for Intelligent Vehicle Cyber-Physical System[J].Automotive Engineering, 2024, 46(8): 1370-1381.

Figures/Tables 35

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序号	分类	领域本体概念	SysML概念	关系
1	设计流程	业务分析流程	pkg	属于设计流程
2	设计流程	需求追溯流程	pkg	属于设计流程
3	设计流程	功能分析流程	pkg	属于设计流程
4	设计流程	架构定义流程	pkg	属于设计流程

序号	分类	领域本体	SysML概念	关系
1	元语言拓展	relationship	Association	属于通用元语言
2	元语言拓展	incident	Behavior	属于通用元语言
3	元语言拓展	attribute	Class	属于通用元语言

序号	分类	领域本体概念	SysML概念	关系
1	元语言拓展	Use	Block	由UseCase组成
2	元语言拓展	According	Block	由UseCase组成
3	元语言拓展	Process	Block	由UseCase组成

序号	分类	领域本体概念	SysML概念	关系
1	元语言拓展	IVCPS designer	actor	继承actor
2	元语言拓展	IVCPS stakeholder	actor	继承actor
3	元语言拓展	IVCPS manager	actor	继承actor
4	元语言拓展	Others	actor	继承actor
5	元语言拓展	strategic requirement	requirement	继承Requirement
6	元语言拓展	stakeholder requirement	requirement	继承Requirement
7	元语言拓展	system serice requirement	requirement	继承Requirement
8	元语言拓展	security requirement	requirement	继承Requirement
9	元语言拓展	system requirement	requirement	继承Requirement
10	元语言拓展	standardization requirement	requirement	继承Requirement

序号	分类	领域本体概念	SysML概念	关系
1	元语言拓展	功能域	Block	由Activity构成
2	元语言拓展	功能基	actor	继承功能域
3	元语言拓展	流	item flow	依赖功能域

Research on Domain Specific Modeling Language for Intelligent Vehicle Cyber-Physical System

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Figures/Tables 35

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序号	分类	领域本体概念	SysML 概念	关系
1	元语言拓展	Cyber Port	Proxy Port	继承Interface Block
3	元语言拓展	flow	Item flow	由信号和类构成
5	元语言拓展	Attribute interface	Proxy Port	继承Cyber Port
6	元语言拓展	Power interface	Proxy Port	继承Physical Port
11	元语言拓展	Signal flow	Item flow	继承flow

序号	分类	领域本体概念	SysML概念	关系
1	元语言知识集	赛博空间	Block	属于系统层
2	元语言知识集	云平台节点	Block	赛博空间组成部分
3	元语言知识集	路侧模型	Block	路侧节点组成部分
5	元语言知识集	路侧设备	Block	物理实体组成部分
6	元语言知识集	光承载网	Block	继承车外通信设备
7	元语言知识集	云平台实体	Block	物理实体组成部分
8	元语言知识集	云控基础平台	Block	云控平台组成部分
9	元语言知识集	车辆实体	Block	物理实体组成部分
10	元语言知识集	中央网关	Block	车辆实体组成部分
11	元语言知识集	车辆预警	Activity	继承赛博物理融合

序号	标记值	含义
1	Concept	用于解释该块中模型的概念或理念
2	Expression	表示块中的数学表达式或计算式
3	Characteristic	用于表示块的特性或属性
4	Name	用于给块命名
5	Function	指块中的一个功能或行为
6	Category	用于将块进行分组
7	format	它被用于表示块的格式或类型
8	range	用于表示块的值范围
9	ID	用来标识一个原子组件的唯一的标识符
10	Relationship	用来描述块之间的连接和依赖关系
11	Computational power	是描述信息数据处理能力的一种指标
12	network protocol	是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合

序号	标记值	概念
1	Allocation Status	分配状态，用于描述一个对象或组件在系统中的分配情况
2	Validation Status	验证状态，主要用于描述模型的验证情况
3	Hosted Status	承载状态，主要用于描述一个模型元素是否被其他模型元素所承载
4	ID	用来标识一个原子组件的唯一的标识符
5	Function	指系统的性能，包括系统的吞吐量、响应时间、资源利用率等性能指标
6	Performance	指系统的性能，包括系统的吞吐量、响应时间、资源利用率等性能指标
7	Form	指系统的一种形态或结构，它用于描述系统的物理结构和组织方式
8	Input/Output	Input和Output被用来描述系统中的数据流动
9	Lifetime	用来描述系统中组件的生命周期

分类	领域本体	SysML 概念	关系
元语言知识集	IVCPS组件	Class	组件层组成部分
元语言知识集	原子组件	Class	继承IVCPS组件
元语言知识集	Cyber组件	Class	继承原子组件
元语言知识集	P2C组件	Class	继承原子组件
元语言知识集	C2P组件	Class	继承原子组件
元语言知识集	物理组件	Class	继承原子组件
元语言知识集	复合组件	Class	继承IVCPS组件

对比方面		构造型增加数	流程增加数	属性增加数	模板增加数
IVCPS架构设计流程	流程通用元素	21	0	0	0
	业务分析流程	17	4	0	5
	需求分析流程	13	6	9	6
	需求追溯流程	0	6	0	6
	功能分析流程	4	8	0	9
	架构定义流程	15	10	0	11
IVCPS 对象元语言集	IVCPS系统层	50	0	12	0
IVCPS 对象元语言集	IVCPS组件层	7	0	9	0
总计		127	34	30	37