董晓刚, 李经松, 王殿佑, 李 川, 陈朝晖

北京控制工程研究所， 北京 100190

0 引 言

航天器控制系统，即航天器姿态轨道控制系统的简称，主要负责航天器的姿态测量与控制、轨道计算与轨道机动、帆板驱动机构控制等工作，为航天器的关键分系统.航天器控制软件运行于控制系统计算机(软硬件共同组成控制器)，与敏感器、执行机构等一起构成“测量数据输入-算法计算/数据处理-控制指令输出”的嵌入式实时闭环控制系统.

当前，航天器控制软件研制主要面临以下问题：一、主要以文档和自然语言的方式传递、描述需求与设计，通常存在需求描述不准确，需求理解二义性等问题；二、对于软件需求与设计的验证工作只能在软件编码完成后实施，验证工作滞后，不能尽早发现需求与设计中存在的问题，从而造成型号质量成本增加；三、软件规模与复杂度呈快速增长趋势，手工编写代码的方式逐渐无法满足航天器控制软件高质量快速交付的需求.开展面向航天器控制软件的基于模型设计研究，探索工程应用适用流程，促进宇航软件研制模式的转型升级.

基于模型的设计(model based design，MBD)，已在航空航天领域(波音、霍尼韦尔)、汽车领域(奔驰、丰田)的系统设计及实现中广泛采用，技术发展成熟，积累丰富的工程经验.目前，工业界已有许多成熟的建模工具或建模方法，例如，UML、SysML、MATLAB/Simulink、SCADE、Modelica等，每一类工具或方法都具有各自特点与优势，覆盖系统设计、算法设计、仿真验证、代码生成等多个方面.其中，UML提供了较强的软件接口及行为抽象描述方法，主要适用于面向对象设计的建模；……