8、大型天线的轻量化设计与基于模型的系统工程方案设计

大型天线的轻量化设计与基于模型的系统工程方案设计

1. 引言

在探索外层空间中，大型天线发挥着重要作用，它是复杂系统的典型代表。传统系统工程（TSE）采用基于文档的方法进行系统设计，但随着产品复杂度增加，TSE 在需求分析和设计变更方面面临诸多挑战。而基于模型的系统工程（MBSE）正逐渐成为复杂产品系统设计的主要方法。

2007 年，国际系统工程协会（INCOSE）和对象管理组织（OMG）提出了系统建模语言（SysML），2017 年，SysML 被 ISO IEEE 标准化。MBSE 是一种正式的建模应用，用于支持系统需求、设计、分析、验证和确认活动，从概念设计阶段开始，贯穿整个开发和后续生命周期阶段。SysML 表示的层次化系统数据模型在一定程度上解决了数据模糊、复用困难和变更繁琐的问题。同时，人工智能技术可引入系统数据模型的构建过程，实现系统设计过程的自动化和模型驱动、架构创建的自动化。不过，根据 INCOSE 的“系统工程愿景 2020”，MBSE 目前还不够成熟，仍处于快速发展阶段，可能到 2025 年才能大规模应用。

大型天线涉及天文学、电子学、机械学、建筑学等多个学科，其系统设计存在设计沟通工作繁重、成本高、建设周期长、升级和维护困难等问题，尚未得到很好的解决。传统的大型天线系统设计文档从纸质发展到电子文件，虽然便于访问、复制和修改，但本质上仍是基于自然语言的一系列术语和参数，导致不同学科之间沟通困难，且难以使用自动化工具进行系统设计，设计知识的复用也几乎不可能。目前，MBSE 已得到广泛研究，在机电系统设计、需求建模、控制系统建模等方面都取得了一定成果。本文将基于 MBSE 的设计方法和理念，使用 SysML 建模语言建立大型天线的系统数据模型，记录天线系统设计中