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基于模型设计的需求管理和验证

2025/4/22 13:01:50 来源:https://blog.csdn.net/2401_88845856/article/details/144360005  浏览:    关键词:基于模型设计的需求管理和验证

我们常说需求是一切设计的来源,在基于模型设计的环境中对需求进行追溯和验证是非常重要的。Requirements Toolbox可以帮助您在Simulink的设计环境中进行需求的追溯和变更管理,而Simulink Test则提供了多种方式来管理测试用例并关联到需求。

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Requirements Toolbox:

需求定义和管理:创建需求并定义需求的层次结构,以及从第三方需求工具进行导入;

需求追溯:将需求与Simulink模型进行链接,并查看功能实现状态;

需求验证:将Simulink测试用例与需求相关联,进行基于需求的测试。

本文章将主要介绍需求定义和管理、需求追溯,在Simulink环境中使用Reruirements Toolbox来定义、跟踪和管理系统需求,包括创建需求、分配至模型设计元素(本篇文章主要讲Simulink模块)等。并且了解通过Requirements Toolbox来建立系统中不同部分与需求之间的追溯关系,跟踪这些关系随着设计的变化而进行更新。

1. 需求定义和管理

在Simulink中,可以使用Requirement Editor来编写和管理系统需求,在需求编辑环境中,用户可以定义一个新的需求集,需求集会被保存为.slreqx文件,当然你可以在多个Simulink模型中来使用这个创建好的需求文件。

打开Requirement Editor通常有以下2种较为便捷的方式:

● 在Simulink的“APP中”打开“需求编辑器”;

● 在MATLAB的命令行中,输入slreq.editor来单独打开“需求编辑器”。

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打开需求编辑器后,就可以点击“New Requirement Set”来创建新的需求集。用户可以在需求集中添加需求,每条需求都有自己的属性:

● 类型:需求类型划分为Functional、Container、Informational

● 属性:可以自定义需求标识、摘要、描述、关键字

● 链接:显示与需求进行绑定的链接

● 注释:查看并添加对需求的注释

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当然用户较为关心的是需求编辑器支持外部需求导入,目前支持4种外部需求格式导入:

● Microsoft Word

● Microsoft Excel

● IBM Rational DOORS

● 符合Requirements Interchange格式(ReqIF)的需求文件

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当用户导入外部需求时,有2种导入方式可以选择:导入为可编辑的需求、导入为只读的引用需求。

这两种导入方式的区别在于:当选择导入成可编辑的需求时,需求编辑器在导入外部需求后就打断了和外部需求源的链接,将来如果要编辑或更新需求时,就需要在Simulink中完成。如果你希望将需求编辑器作为主要的需求管理工具,就可以使用这种方式。

当选择导入为只读的引用需求时,需求编辑器和外部需求一直会存在链接关系,将来如果要编辑或更新需求时,就可以在外部第3方工具中完成。如果你习惯使用外部工具来编辑需求,那就选择这种方式。

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以上内容主要介绍了通过需求编辑器完成需求的编写和需求的外部导入。

这就需要创建有层次的需求,因为在项目的开发中,需求是一个动态变化的过程,对于大型复杂的项目,需求条目众多,涉及到的部门也就越广泛。比如客户需求、公司内部需求、功能需求、安全性需求、准确性需求、可移植性需求,这些需求会交织在一起。

因此在实际项目开发中,需要对high level进行需求的解读分析,然后进行需求分解,得到low level需求。当然这些low level就是进行模型设计的直接依据,它们每一条都会对应到每一个设计模块/分系统/独立的可运行的模型。

在这里给大家举一个具体需求分层的示例:自动驾驶仪控制器模型中,根据自动驾驶不同的系统模式,飞机滚转角会受到不同的影响。

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自动驾驶仪有3种高级系统模式:

● OFF:自动驾驶仪控制器关闭

● ROLL_HOLD_MODE:自动驾驶仪控制器处于滚转保持模式

● HDG_HOLD_MODE:自动驾驶仪控制器处于航向保持模式

当自动驾驶仪控制器处于ROLL_HOLD_MODE时,滚转参考命令应该按照座舱旋转按钮命令进行设置。

如果旋转按钮在任何一个方向上,大于3度进行指挥,滚转参考命令最多设置为30度,如果旋转按钮在任何一个方向上的-3至3度进行指挥:

如果在接收到滚转保持模式之前,实际滚转角度小于6度,无论在哪个方向,滚转参考命令都应该设置为零。如果在接收到滚转保持模式之前,实际滚转角度大于30度,则滚转参考命令应该设置为与实际滚转角度方向相同的30度。当实际滚转角度等于其它角度时,滚转参考命令会设置为实际滚转角。

将以上功能需求进行分解,在需求集进行分解时,它就是分层的需求。分层的需求之间也可以进行链接。

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2. 需求追溯

在Simulink中可以将需求(.slreq文件)与模型块进行关联,每一条需求都应该有具体的设计与之对应,而每一个模型都应该体现着相应的需求,这样才能保证不发生功能的缺失,也不会出现冗余的设计。

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在模型画布右下角打开需求透视图,然后可以打开需求(.slreq文件),通过鼠标左键按住需求,拖拽到对应的模块组件,就实现需求与模型的链接。

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如上图所示,当链接完成后,会出现一个需求标识(小文档图标),指示与需求链接的模型元素。当需求链接完成后,也可以在“需求管理器”中打开“Highlight Links”显示已经完成需求链接的模块。

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Simulink环境中模型设计完成后,我们需要确保每一条需求都有模型与其相对应,在需求编辑器中可以查看需求完成度。

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在基于模型的设计中,设计人员尤其关心模型与需求之间的追溯关系,在需求管理器中,用户可以通过自己选择,创建对应的需求追溯矩阵。

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本次主要介绍了在Simulink中如何编写,分析和管理需求,并将其链接到开发设计的模型,需求也可以从外部导入。当完成需求链接后,如何进行需求被实现的情况显示以及创建需求追溯矩阵。

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