鬻豁科学技术大学研究生院学位论文摘要C 4 l S R 系统体系结构是系统各部件鲢结构，它们之瓣赡关系毁及制约箕设计氍随时间演化的原则和指南。在C 4 I S R 系统的研制与开发过程中，体系结构设计是 傈证蕊S R 系统之阙可集成、可互搡作的关键，其质量如何宣接影响了整个C 曩S R 系统鳃建设震量。体系缝梅验证是体系结擒设诗质量静羹要保障，麓着馥S 袋系统的规模、重要性越来越大，体系结构验证成为C 4 l S R 系统体系结构开发中的一个重要环节，已经越来越受到学术界和工程界的重视。论文锋黯黧嘉蓼攀瑟瑟系统体系缝褥验证技术存在 缺乏统一熬体系缩擒验证体系体系结构验证方法依赖予体系结构接述和 体系结构验证王具不具鸯遗黑性等多个方面的问题，首次提出了基于C A D M 的C I S R 系统体系结构验证方法。首先解决了基予C 轰摊麴羔鞣系统律系结构验证骑蠹释框架溺题，其次，该方法直接掇据拨心体系结梅数撰模型( c 焱溅 须表达煦g 薹鹱系统体系结构数据之窝煞关系进行体系结构验涯，丽不考虑体累结构的具体攒述方法，以此解决了体系结构验证方法和体系结构验诞工具翡不逶用健闯题。针对该方法，具体研究了以下几个方匿懿杰容；( 1 ) 提如了基于C A D M 的C 4 l S R 系统体系结构验谜方法。 首先在分析现有体系结构验证方法所存在闯题的基础上，提出了基予C 删熊至S 灸系统镩系结梅验证方法，并对该方法孵蕊瑟进褥定义；其次献理论基础昶主要优势两个是度研究了基予剑圆M 媳c 4 薹S & 系统体系结掬验诞方法静基本连涵；再次建立了体系结构信息模型，并以此为基础提出了基于C A D M 体系结构验证懿存容框架；最蒿提赛并解释了基于C 赢D M 体系结构验证方法所簧解决豹关键 技术，包括基予e 柏麓黢数据宠各性验证方法、霹迭毪验证方法、数据一致蕊验证方法、系统结构台理性验证方法和作战规则合理性验证方法等。( 2 ) 研究了基于C A D M 的数据完备性验证方法鑫予薅系瓣擒产品孛数爨元素翡完簧犍规鲻已经完全表现在震封隘拦l X 攒述的e A D 斟模型中，所以论文根据E F l X 黠C A D 磁数据实体之闻关系蛉接述，直接建立了数据元素的完备性规则，然詹根据完备性规则对以C A D M 规范存放在数蠢库孛翁每条数据进行捡查，戮诧瓣雌l S R 系统体系结樗数据进行完备性验证。( 3 ) 研究了基予C A D M 的系统霹达性验诞方法论文根据C 4 I S R 系统结构的特点，重新定义了C 气S R 系统的可达性验证，将 其两分为踅连蓑系验证和互逶燕系验证两个层次，并且对其中綦子C 删的系统互连关系验涯蠢法进霞了疆究。( 4 研究了基于C A D M 的数撼一致性验诞方法黧黔辩学技术太学磷巍釜靛学爱论文论文蓄先砑究7C 4 l S 拭体系结构数据一致性验证的主螫内容，然蜃以作战节点和作战活动的不一致性为例，研究了基于Q 蛐M 的体系结构数据不一致性验证方法。鲍主关键字满性将被继承为子实体或分类实体的属性，这些继承属性称为外来关键字( 简称外键) ，其表示方法在属性后蕊添加“F K “ 。实体之间的关系分为确定关系、分类关系和非确定关系三种。确定连接关系也可称为父子连接关系，该关系中被称为父实体的每一个实例与子实体的O 个、1 个或多个实例相联接，如图3 2 所示。囊体A 疆鬟髂弱嚏 5 磊泛 2 攀厢磊鬲圜口且C = 3冀襄律| 竺篓| 。麦捧豳3 2 确定关系的表示确定关系的两个实体之间实例在数量上的对应关系可以由确定关系基数来表示。即详细说明每个父实体实例与子实体实例之间的具体对应个数。在m E F l X中，基数的表示方法是在实例关系连线的子实体一端加上小圆点并标注出联接的数基，能够表示下列不同类型的关系基数，如圈3 3 所示。| 嚣? 令l ，懈l 移傩个k 露咔I二olP工乏土并 图3 3 基数的表示分类关系可分为完全分类关系和非完全分类关系。完全分类关系是指存在一个一般实体，它的每一个实例都恰好与一令且仅与一个分类实体的一个实例棱关系。非完全分类关系则允许存在一般实体的一个实例不与任何分类实体的实例相关系，即对一般实体的分类是不完全的。为了确定一般实体实例与哪一个分类实体的实例褶关联，需要在一般实体中增加一个属性，这个属性溺来指示一般实体的实例与哪个分类实体实例相关联，这个属性称为“鉴别器( D i 鲫妇娃n a l o r ) 一。分类关系的语法表示符号如图3 4 所示。对分类关系而言，基数不必说明，因为它总是O 或l 。豳3 4 分类关系语法非确定关系又称为“多对多关系“ ，这种关系描述两个实体实例之间存在的0第4 3 页j i I 鼍盈一毒苦国防科学技术大学研究生院学位论文个、1 个或多个对应关系。这种关系用两端均有小圆点的连线表示。3 1 2 基于C A D M 的数据完备性验证过程由于在C A D M 模型中已经规定了数据实体之间的关系类型、关系基数等信息，事实上这些信息就表达了数据实体之间的完备性规则，所以，如果直接在C A D M模型的基础上构建体系结构数据的完备性规则，那么一方面不需要对各种体系结构数据完备性规则进行枚举；另一方面也不需要考虑体系结构数据的外在表现形式。例如，如以作战节点和组织的数据完备性为例，按照D O D A F l 0 提出的数据完备性要求，每个作战节点至少与一个组织对应，同时每个组织至少属于一个作战节点。作战节点和组织在C A D M 模型中的关系如图3 5 所示。节点 节点糠识符i “i 囊 i ：。：_ 节点分类代码 节点描述文本 节点限制描述文本 节点名称 节点物理指示代码组织西两预雾露譬墨飘 ：- ；j 卫 组织类型标识符( F K ) 组织密级代码 组织描述文本 组织敌我识别代码 组织分类代码图3 5 “节点”实体和“组织”实体之间的关系“节点一实体用于存放目标体系结构中所有作战节点实例的信息，“组织“实体用于存放目标体系结构中所有组织实例的信息，“节点组织“ 实体用于存放节点和组织之间的关系，实体之间的关系都是父子关系，关系线上的基数分别表示“节点“ 实体中的主键“节点标识符“ 的值至少在“节点组织实体出现一次，“组织“ 实体中的主键“组织标识符“ 的值至少在“节点组织“ 实体出现一次。事实上也就是说，一个作战节点至少与一个组织对应，同时一个组织至少属于一个作战节点。如果要验证作战节点的完备性，只需要针对“节点”实体中的每个实例，即每个作战节点，判断该作战节点的“节点标识符“ 属性值是否在“节点-组织“ 实体中至少出现一次，同理，组织的完备性也可按此方法进行验证。因此，根据C A D M 模型就可进行体系结构数据的完备性验证，而不需要对完备性规则进行枚举，也不需要考虑数据的表现形式，既简单方便又具有很强的通用性。本文提出的数据完备性验证方法可以分为两个步骤。第一步：根据C A D M 模型构建关系模型，用于表示C A D M 实体之间的关系。在C A D M 2 O 中数据实体有3 3 4 个，数据属性有8 9 1 条，数据实体之间的关系有8 8 9 条。根据C A D M 模型实体之间的关系，可构建如图3 6 所示的“关系模型一实体，该模型只需构建一次，可重复使用，为便于进行数据完备性验证，本文对其进行了形式化的描述。第“页国防科学技术大学研究生院学位论文关系模型图3 6C A D M 买体之间的关系模型C A D M 模型中所有实体之间的连接关系组成了搿关系模型“ 实体的实例集合，该集合由R E 表示，lR EI 表示该集合元素的个数，用R E ( f ，fqR EI )表示集合中第f 个元素。在RE 的属性中，“关系标识符“ 属性用于唯一地标识C A D M 模型中每一对实体之间的关系，该属性用Rm 表示；“关系类型“ 属性是一个枚举数据类型，其取值范围包括确定关系、完全分类关系两种，由于C A D M模型中没有出现非确定关系，并且由于非完全分类关系最终要转换成完全分类关系，因此本文不考虑这两种关系，该属性用R 耐表示；“源实体“ 属性是指确定关系中的父实体，或是分类关系中的一般实体，该属性用S 阳E 表示；“目标实体一是指确定关系中的子实体，或是分类关系中的分类实体，当存在多个分 类实体时，用“；“ 进行分隔；该属性用眈s 表示；“关联属性“ 属性是指确 定关系中的连接属性，或是分类关系中的鉴别器，该属性用觚DA 舸表示；“实例基数“ 是确定关系中如图3 3 所示的几种取值情况( Q 、P 、Z 、n ) ，或是完全分类 关系中的基数l ，该属性用加l 册表示。第二步：根据上一步构建的集合RE ，分别针对该集合中每个实例进行验证。其方法是针对每个实例，首先判断该实例的关系类型，然后针对不同的类型，判 断觚D 一脚在S 阳E 和抛出现的次数是否满足属性胁z 删的要求。v R E f R E ，根据R E 尺一鼢耐两种不同的可能取值分别进行讨论。 ( 1 ) 若RE R 砌d 的值为“确定关系“令S 旭一已表示R 一蜀S 彤一E 中第m 个实例，令眈s 一西。表示 R 一互眈s E 中第n 个实例。针对R E S ，c E 的每个实例S 阳一瓦( 锄N ，m 马R 一巨眦一E I ) ，从R E 眈s 一中检索出属性觚D A 舸的值与s ，c 一厶觚D 一彳钟的值相等的所有实例集合，该集合用D P r 埘表示，即： 啦0 = 伽一取I 抛一砜彳册一彳静= 跏一k 缸D 一彳纸疗册然后根据R E 胁一砌的不同取值分别进行讨论。如果R E 胁一M 删值为“P “ ( 表示1 个或多个) ，此时若ID _ s P ，肘| - 0 ( ID - s P r 历l 表示D P 的元素个数) ，则说明实例S “ 一E m 的设计是不完备的，反之则说明S 阳一瓦是完备的；如果R E 胁一M 删第4 5 页国防科学技术大学研究生院学位论文值为“n “ ( n 为一个正整数) ，如果此时若ID L S P f 肼I ，z 非本文研究范围；如果R E 胁一肌值为“Q ”或“n ”，则说明D - s 口f 。允许为空，不存在不完备性的情况。( 2 ) 若RE R 砌d 的值为“完全分类关系“此时，R 一巨抛一是一组由“；“ 分隔的分类实体组合，令I 万I 表示R E 。D 黜一中分类实体的个数，令瓯( 七，七q 万I ) 表示R E D 船一中第七个分类实体，同时令S ，c E 。表示一般实体R E S 阳一E 中第m 个实例，令( 瓯) 。表示第七个分类实体中第n 个实例。针对R 一巨的源实体中的每一个实例S 旭一E 。， 从所有的分类实体中检索出属性触D 一胁的值与S 阳一瓦觚D 一么钟的值相等的实例集合，该集合令为DS 甜，即：D _ 暨乙= ( 皖) 。I ) 彳船D _ 么脚= 跏一k 彳船吐么妣七，后q 万I ，疗奶。若lD - S P 0I = O ，则说明实例S 阳一玩的设计是不完备的，若lD L S P ，挪| = l 则说明S 阳一E 册是完备的，ID - s P ，。| 1 非本文研究范围。 通过上述两个步骤即可查找到所有不符合完备性的数据。3 1 3 案例分析下面以一个典型的案例说明该验证方法，图3 7 是作战节点实体和组织实体在C A D M 模型中的关系。节点节点标识符7 i ；鬻：二! ：l 玉兰：；圭主节点分类代码 节点描述文本 节点限制描述文本 节点名称 节点物理指示代码组织 黟缈甄i ，菇豢i组织类型