http://intercax.com/2018/01/11/model-based-systems-engineering-autonomous-vehicles-part-1/
作者 Dirk Zwemer
自动驾驶汽车(AV)是当前系统工程最大的挑战之一，不只是因为AV自身的复杂性，还因为它是更大的智慧道路的一部分。本文讨论基于模型的方法，包括SysML建模以及来自Intercax的MBSE平台Syndeia如何有助于解决复杂性。
图1展示了ADS (自动驾驶系统，Automated Driving System)操作领域的SysML块定义图，包括
• 1对多，不同自动水平的汽车（Vehicle）。
• 1对多，当自动水平变化时，司机（Driver）/乘客（Passenger）的区分变得模糊。
• 操作设计领域（Operational Design Domain，ODD），汽车在其中操作的通用环境。可变因子包括道路类型（RoadwayType）、天气（Weather）和每天的什么时间（TimeOfDay）。ODD 也包括通过电子手段和汽车相连的基础设施(路标、交通灯等等)。
• 障碍物（Obstacle），局部环境中的随机因子(例如行人)，汽车或司机必须识别和恰当地响应。
• 操作中心（Operations Center），通信和控制的中央管控机构。
准备这样一张领域图，指定感兴趣系统（Vehicle）必须交互的的元素，通常是基于模型的系统工程早期工作。注意，这只是关于汽车的操作环境。其他建模还包括制造、分发、维护和其他因素。
图1 ADS Operations领域的SysML块定义图
图2展示了MBSE结构的架构。我们用Intercax的基于模型的工程平台Syndeia来创建、维护和可视化总体系统模型（Total System Model，TSM)。本例的工具集包括Jama、MagicDraw、GitHub和JIRA。也可以换成其他软件工具，例如IBM Rational Rhapsody和 DOORS NG。
图2 总体系统模型架构
通过Syndeia，系统工程师可以有两种方法把需求连接到其他系统模型元素。在图3左侧，我们创建一个引用连接（Reference Connection），在模型元素之间建立可跟踪的链接，但不假设任何系统信息。
图3 Syndeia的需求连接方法
另一种方法是图3右侧，模型变换连接（Model Transform Connection），变换Jama或DOORS NG里的需求为对等的SysML需求，并维护两者之间的连接。
图4 SysML序列图，视力障碍乘客场景
引用连接更简单，因为信息没有复制。在Syndeia中，这样的连接可以检查是否有新版本的Jama需求提交。模型变换连接则可以提供更多的建模灵活性，SysML需求可以通过标准关系（例如Satisfy、Verify和Refine依赖）链接到多个其他SysML元素。图4展示一张SysML行为图，描述了视力障碍乘客使用AV的场景。图5展示了SysML模型使用这个场景，通过标准Refine依赖来精化或澄清需求。如果SysML模型显式包括需求，包括需求验证和分解在内的其他任务可以被简化。
图5 用于精化需求的场景
待续……
