基于模型的显示软件开发模式介绍
SCADE在平显开发中的应用
一、平视显示器介绍 二、基于模型的开发模式 三、SCADE的应用 四、下一步工作
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平视显示器( HUD)
Head-Up Display（HUD）是新一代民用飞机重要的驾驶舱设备之一， 其显示信息聚焦于飞行员正前方无穷远处，飞行员保持平视姿态既可以获取 显示信息又可以看到外部视景，可实现平视飞行、从容应对突发状况，将有 效降低机组负荷、提升飞行安全性。HUD还可增强飞机低能见度运行能力、 显著改善天气原因导致的航班延误、降低航空公司运营成本。根据中国民航 局发布的《平视显示器应用发展路线图》，到2025年将在国内航空公司的所 有航空器上推广应用HUD。
开发工具（TQL-1）
▪ SCADE Suite KCG
▪ SCADE Display KCG
针 对 DO178B/C的通用
计划包
验证工具(TQL-5)
SCADE
➢ 模型覆盖率分析（MTC） ➢ 自动化测试环境（QTE） ➢ 文档自动生成器
LDRA
➢ 手写代码编码规则检查 ➢ 基于目标码的覆盖率分析
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工具之间的桥接
• 系统需求 • 软件需求 • 软件设计 • 软件测试
RM GateWay
QTE
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工作产物的评审 基于模型的评审很难开展，需要参与评审的人员都了解建模语言。
工具的推广培训 评审人员要学习建模规范手册 对模型全面的注释
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工具鉴定
对工具进行分类评估，计划工具鉴定活动，有力的适航支持也是 进行工具选择时要考虑的内容。
工具开发方适航认证支持
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一、平视显示器介绍 二、基于模型的开发模式 三、SCADE的应用 四、下一步工作
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基于模型驱动的软件开发方法
模型驱动的软件体系结构
统一建模语言 （Uniform Modeling Language, UML）
•以面向对象图的方式来描述任何类型的系统,具有很宽的 应用领域。 •其中最常用的是建立软件系统的模型,但它同样可以用于 描述非软件领域的系统,如机械系统、企业机构或业务过 程,以及处理复杂数据的信息系统、具有实时要求的工业 系统或工业过程等。 •总之,UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有 静态结构和动态行为的系统进行建模。
模型驱动的软件体系结构
UML的静态建模机制
•用例图(Use case diagram) •类图(Class diagram) •对象图(Object diagram ) •包(Package) •构件图(Com)
模型驱动的软件体系结构
模型驱动的软件体系结构
模型驱动的软件开发模式
与传统开发模式的不同： •元模型和模型映射技术共享: 元 模 型 和 模 型 映 射 技 术 实际上陷含了特定领域所固有的知识。在同一个领域 的应用中，都可以共享这些元模型和模型映射技术。 •模型重用:软件重用从组件的重用扩展到模型的重用。 这是软件重用的大发展。首先，组件重用有平台的限 制，而模型的重用则脱离了这个限制；其次，模型由 于它的多层次性，使得软件的重用可以在任意一个层 次上，这样就可以最大限度地重用现有成果。
模型驱动的特点:模型的层级性
诺贝尔奖获得者赫伯特 A. 西蒙(Harbert A．Simen)曾论述到 ：“ 要构造一门关于复杂系统的比较正规的理论，有一条 路就是求助于层级理论 …… 我们可以期望，在一个复杂性 必然是从简单性进化而来的世界中，复杂系统是层级结构 的”
系统A 系统B 系统C
…
系统Z
基于模型驱动技术的软件开发方法研究
基于模型驱动技术的软件开发方法研究随着信息技术的迅速发展，软件的应用范围越来越广，软件开发的难度也越来越大。
随着软件开发过程的不断发展，研究新的方法来提高软件开发效率和软件质量也变得尤为重要。
基于模型驱动技术的软件开发方法因为其高效性和可维护性而越来越受到重视。
一、模型驱动技术简介模型驱动技术（Model-Driven Engineering，MDE）是一种用来对软件系统进行设计、实现和维护的软件开发方法。
MDE 强调软件开发过程中的问题的本质特点是模型的建立、使用和管理，因此将模型作为实现软件过程的主导手段。
MDE 将开发过程基于领域、生成模型，所以对于一些高度重复的任务，如生成代码、构建测试用例、构建文档等，往往可以产生很大的效率提升，提高软件开发的便捷性和可行性。
二、模型驱动技术在软件开发领域中的应用1.提高软件开发的效率基于模型驱动技术的软件开发方法可以极大地提高软件开发的效率。
开发人员可以通过建立和修改模型，来自动生成和更新软件的代码。
这样，软件开发人员只需要关注模型的构建，而不必关注代码的编写，从而提高开发人员的工作效率。
也可以通过模型的协同设计和版本控制，完成模型的精细构建和优化，从而达到提高软件开发效率和精准性的目的。
2.改善软件的可维护性基于模型驱动的软件开发方法，将模型作为软件系统的核心，可以将软件的设计、沟通、实现等过程纳入到模型中。
同时，利用模型的测量能力，可以快速评估设计和实现的正确性。
基于模型驱动的软件开发方法，将设计、实现和测试等开发任务集成到开发过程中的各个阶段，有效降低了软件系统的维护成本，同时大大提高了软件系统的可维护性。
3.提高软件系统的质量基于模型驱动技术的软件开发方法，主要是将模型作为软件系统的核心，利用模型的描述能力，能够更加精细的分析和描述软件系统的功能和需求等。
同时重视软件系统的各项指标，如：用户体验、性能、安全等，有效提高软件系统的质量。
三、模型驱动技术的局限性1.基于模型驱动技术的软件开发方法需要较高的技能和资质。
基于模型驱动的软件开发方法研究
基于模型驱动的软件开发方法研究第一部分：介绍基于模型驱动的软件开发方法（Model-Driven Software Development，MDSD）是一种基于模型的软件开发方法，它将系统模型作为软件开发的关键部分，将软件代码自动生成为模型所描述的系统行为。
在传统的软件开发方法中，软件开发人员需要手动编写大量的代码以实现系统功能，这个过程很容易产生代码错误和不必要的重复。
而MDSD方法通过将系统模型作为软件开发的核心，可以帮助开发人员自动生成高质量的代码，提高开发效率并提高软件质量。
本文将介绍MDSD方法的相关概念和原理，以及如何应用MDSD方法进行软件开发。
第二部分：MDSD方法的基本原理MDSD方法的基本原理是将系统模型作为软件开发的核心，通过自动化技术来生成软件代码。
在MDSD方法中，系统模型可以用UML（统一建模语言）或其他模型语言来表示。
这些模型描述了系统的结构、行为和交互，包括类、接口、消息和时序等。
通过MDSD方法，开发人员可以将模型转换为代码，从而免去繁琐的手动编码过程，提高开发效率和代码质量。
例如，开发人员可以使用模型转换工具将UML模型转换为Java代码或C++代码。
MDSD方法还可以帮助开发人员快速构建可靠的软件系统。
例如，在MDSD方法中，模型可以用于自动化测试和验证，使开发人员能够快速检测和纠正软件缺陷。
第三部分：MDSD方法的优点MDSD方法的优点在于可以提高软件开发效率和质量。
以下是一些MDSD方法的优点：1. 代码重用。
MDSD方法是基于模型的，可以将现有的模型用于多个项目，并可通过模型转换工具将模型转换为软件代码，减少了代码手动编写的工作量。
2. 提高代码质量。
MDSD方法可以生成高质量的代码，并可以自动进行测试和验证，提高软件的可靠性和可维护性。
3. 快速迭代。
MDSD方法可以快速修改模型并重新生成代码，从而快速迭代软件开发。
这使得开发人员能够更快地响应不断变化的需求。
基于模型的软件设计与开发研究
基于模型的软件设计与开发研究在当今信息化时代，软件的需求日益增长，软件的设计和开发也变得越来越复杂。
因此，如何提高软件的设计和开发效率，降低开发成本，成为一个非常重要的问题。
在这个背景下，基于模型的软件设计和开发技术成为了新的解决方案。
1. 基于模型的软件设计基于模型的软件设计是以模型为中心，将软件设计和开发分为多个阶段，并对每个阶段进行建模和验证的一种方法。
在这种方法中，每个阶段的模型都是上一个阶段模型的延伸和细化。
这种方法可以为软件设计人员提供更直观、更明确的设计规范，并可以更好地管理软件项目的复杂性。
在基于模型的软件设计中，UML（统一建模语言）是应用最广泛的建模语言之一。
UML提供了一系列的图形化符号，设计人员可以使用这些符号来描述软件的结构、行为和交互等。
同时，UML基于面向对象的思想，使得软件的设计变得更加灵活和可扩展。
2. 基于模型的软件开发与基于模型的软件设计类似，基于模型的软件开发也将软件的开发过程分为多个阶段，并对每个阶段进行建模和验证。
在这种方法中，每个阶段的模型都是上一个阶段模型的延伸和细化。
这种方法可以为软件开发人员提供更直观、更明确的开发规范，并可以更好地管理软件项目的复杂性。
在基于模型的软件开发中，MDD（模型驱动开发）是一种流行的开发方法。
MDD将软件开发分为建模、转换和生成三个阶段。
在建模阶段，开发人员使用UML等建模语言来描述软件的结构、行为和交互等。
在转换阶段，开发人员将建模结果转换为目标平台的代码。
在生成阶段，开发人员可以直接生成可执行的软件。
3. 基于模型的软件开发工具基于模型的软件设计和开发需要使用相应的工具来辅助完成。
下面介绍几种流行的工具：（1）Enterprise Architect：这是一款功能强大的UML建模工具。
它支持UML2.5标准，并可以生成多种程序语言的代码。
（2）Visual Paradigm：这是一款功能强大的UML建模工具。
它支持UML2.5标准，并提供了多种UML图形。
软件工程中的模型驱动开发
软件工程中的模型驱动开发模型驱动开发（Model-Driven Development，简称MDD）是一种基于模型的软件开发方法。
MDD将软件开发从底层的代码开发转向了基于模型的开发，以提高开发效率、减少错误、加速软件开发进程等。
在软件工程的实践中，模型驱动开发愈发流行，下面将从以下四个切入点，简要探讨软件工程中的模型驱动开发。
一、模型驱动开发的概述模型驱动开发（MDD）将软件开发从基于代码的开发模式转向了基于模型的开发模式，即以模型为基础，生成应用程序的代码。
这种方法能够降低代码的难度和密集度，更加关注系统的高层抽象，更好、更高效地完成软件的开发，而且可重复、可维护程度高。
MDD的本质就是用模型来代替某些传统软件工程方法中的规范和评估，最终生成可执行代码。
二、模型的建立和使用在模型驱动开发中，模型是产生可执行代码的关键，模型可以具体到系统某一具体层次或者某个特定的行为，具体应用中，根据实际情况，深入确定应用系统的核心需求、关键流程、约束条件，然后设计模型。
在模型建立和使用中，还应该掌握相关的建模方法、建模规约、模型转换和应用软件生成等程序。
三、模型驱动开发的工具和框架模型驱动开发中的工具和框架可以提供各种可用的工具支持，方便进行模型驱动开发工作。
例如，Eclipse Modeling Framework （EMF）和其下相关插件，IBM Rational Rhapsody等面向模型驱动开发和代码生成的集成开发环境。
它们可以提供代码自动生成、数据字典管理、工作流程管理、代码审核、系统测试等强大的工具，可以大规模推广模型化开发模式，高效、可靠地实现软件开发。
四、模型驱动开发的优缺点使用模型驱动开发方法优点主要体现在以下五个方面：充分理解系统、重用性高、减少错误、提高生产效率、维护性强。
在缺点方面，因为软件模型的建立难度较大，所以可能误差有所增加，此外，模型驱动开发的时间可能更长，因为可能需要更多的时间和更高水平的工程师，来图纸、编写、维护模型等。
软件开发公司 Altia — 基于模型的 HMI 设计及开发软件
软件开发公司Altia —基于模型的HMI 设计及开发软件
随着消费电子和车辆电子的飞速发展，车载仪表和车载娱乐系统在内的HMI（Human Machine Interface- 人机交互界面）普遍向多功能多元化趋势发展，HMI 开发面临难度大、周期长、成本高的挑战。
美国Altia 公司25 年以来致力于为用户提供全套灵活易用的HMI 开发工具，秉承所见即所得的开发理念，采用基于模型的开发手段，快速将概念设计实现为最终嵌入式代码，在保证高品质图形界面的同时，大幅提升开发效率。
产品介绍
Altia 采用基于模型的设计理念，它提供自动代码生成器、语言翻译器、API 函数以及GL，可方便地将HMI 图形界面设计直接转换为可执行的源代码，并与用户应用程序无缝集成，最终在多种操作系统及硬件平台上运行和显示，提高了设计效率，实现了从需求定义到产品实现的HMI V 模式开发流程：
感谢您的阅读！。
基于UNTIY的交互式BIM展示系统开发
58Research papers研究论文近年来，随着BIM 应用的不断普及和深入，逐步改变了传统工程项目信息的组织和表达方式。
BIM 技术开始成为工程项目管理的技术支持，各种项目信息通过编码、参数化的方式与BIM 模型关联起来，BIM 模型成为成果交付、方案汇报等工作的基础。
因而，BIM 模型可视化技术是基于BIM 的工程项目管理应用的核心技术支撑。
1 BIM 展示技术现状BIM 模型是集成了建筑几何信息和非几何信息的多维度信息模型，与二维CAD 图纸相比，信息量大得多；同时三维模型得表现力更强，在打开和运行时占用的计算机资源也大得多。
BIM 软件众多且操作复杂，在大型市政项目中，为了满足不同的应用方向，需要使用不同的软件。
而在整合多源异构的BIM 模型过程中经常遇到BIM 数据整合困难的问题，主要可以分为如下三种情况：（1）模型材质或纹理丢失，导致展示效果不佳。
由于不同软件建模方式不同，造成整合及展示过程中材质贴图易丢失，最终展示效果失真。
（2）多源异构模型的文件格式繁多，几何数据量大，导致模型整合难度高而且浏览体验差。
不同BIM 建模软件之间标准不统一，不能做到信息的无损传递，难以整合全部专业的BIM 模型进行展示。
市政工程中BIM 模型包含的构件较为精细，整合形成的模型体量大，浏览和操作时不流畅。
（3）无法进行客户定制化展示，以满足不同场景应用需要。
多数厂家提供的BIM 模型展示软件都是独立的商业软件产品，基本以实现自由漫游、第三人称和第一人称漫游等功能为主，缺乏二次开发接口，无法按照项目需求进行定制化开发，以满足各种汇报场合和展示场景的应用。
2 交互式BIM 展示系统开发技术路线交互式BIM 展示系统基于Unity 图形引擎进行二次开发，利用3D 模型存储BIM 模型的几何数据，关系型数据库存储BIM 模型的属性数据，信息解析模块将3D 模型库和关系型数据库中的数据信息输出到交互式同步模块，输入模块获取外部操作指令，以控制虚拟摄像机的运动，交互式同步模块根据输入模块的外部操作指令，对3D 模型库和关系型数据库中的数据信息进行逻辑处理，显示模块实时显示交互式同步模块的逻辑处理结果。
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开发&验证效率提升
航空工业光电所
模型开发较传统人工编码方式，在软件设计、编码实现、软件测试3个环节上，利用可视化手段，实现设计与 最终结果的所见即所得，提升了软件开发、验证效率。
模型开发
需求分析
相同
人工编码
模型开发优势
适应硬件平台多样化 支持跨平台移植，避免因硬件不同
导致软件重复开发
高安全性代码自动生成 代码生成器通过DO-178C适航认证
可复用模型库 易于封装，形成可复用模型库
7
支持仿真测试验证
具备完备的仿真验证环境， 无须依赖于硬件产品
1
基于模型的显 示软件设计
5
航空工业光电所
软件设计阶段提前 模型化设计，不依赖于硬件环境， 实现软硬同步设计
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民用光电产品
航空工业光电所
“智光”汽车平显
智能眼镜
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“智光”汽车平显
航空工业光电所
车载平显衍生至航空机载平显技术，利用一块“透明玻璃”或前风挡玻璃，将车速、转速、导航信息显示在驾驶员前 方，解决了“抬头看路、低头看表”的问题；同时，还可加装红外摄像头，实现夜间视景增强，有效提高夜间驾驶安 全性。
移植性 维护性 安全性 复用性
传统人工编码
专业技能要求高 周期较长 人工编码，效率低 依赖硬件环境，效率低 人工编写，效率低 人工梳理，效率低，易出错 人工移植，工作量大 维护代码、不直观 跟编程水平相关 跟编程水平相关
模型开发方式
可视化设计，技能要求低 周期较短 图形化建模，效率高 免单元测试，支持集成仿真，效率高 自动生成设计文档、测试报告 可视化完成需求追踪 自动生成平台无关代码 维护可视化模型，直观易维护 符合适航DO-178C认证 易于创建可视化图形复用库
现状
1 产品功能越来越复杂 2 软件设计越来越复杂 3 传统人工编码已不能适应 4 寻求新的开发方式已成必然
航空工业光电所
思路
1 探索基于模型的开发方式
2 利用图形化工具建模 3 提升软件开发验证效率 4 自动生成设计、测试报告
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淘宝爆款
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日本先锋
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标致
智能眼镜
航空工业光电所
智能眼镜源于军用头戴显示设备。士兵在观察战场的同时，能够结合显示器中的信息，对作战指令作出快速反应。随 着人们在生活中对增强现实的需求增加，传统的军用头显逐渐衍生出眼镜式产品。
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模型的工具化测试
航空工业光电所
利用建模工具，模型调试支持单步、多步、连续运行，在图形上可以很方便观测模型的执行过程以及各数据流 上的值，还支持和人机交互界面进行联合调试，支持仿真调试过程的场景录制和回放。
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产品应用领域
头戴式智能眼镜在工业、医疗、社交、娱乐、商务等领域也有着广泛应用前景。
工业
数据分析 流程跟踪 图纸显示
医疗
手术导航 健康提醒 体征记录
社交
视频聊天 文件传输 视觉共享
娱乐
在线游戏 休闲健身 旅游导航
推广
标准化 & 优化
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结论
航空工业光电所
模型开发较传统人工编码方式，在软件设计、编码实现、软件测试3个环节上，利用可视化手段，实现设计与 最终结果的所见即所得，提升了软件开发、验证效率。
对比项
专业要求 培训周期 开发效率 测试验证 文档生成 需求追踪
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HMI工具对比
声明：VAPS XT 3.2.1是我们目前使用的版本，最新的4.x版本增添了许多新特性。
对比项
SCADE更优 VAPS XT更优
技术支持
√
实时性能
√
跨平台移植效率
√
跨平台移植技术难度
√
画面显示能力
√
模型验证效率
√
软件集成调试
相同
开窗口功能 闭塞区功能 画面和符号设计效率 控制逻辑设计安全性 系统集成能力
航空工业光电所
1 模型开发比人工编码快6倍
2
模型开发能够减少风险、节约时间、降 低成本、提高效益
3 模型开发能够尽早的开展验证
4 在系统建立之前即修正了问题和错误 5 以往基于硬件环境的测试需要1周，而基
于模型的仿真和验证只需30分钟 6 比计划的时间提早了40%完成
7 开发成本降低了10倍
8
更快产生知识，加速系统构建，投放市 场
9
提供给我们快速验证idea的能力，否则 我们可能永远也不会尝试
模型开发成熟度
技术试用及工 程化初步实践
首次采用
选定应用项目， 取得实践成功
项目推广
探索
积累工程经验，完 成部门级推广应用
部门推广
航空工业光电所
组织完成更大范围 的扩展、推广应用
扩展推广
标准规范化，组 织持续优化改进
过程、技术 标准化开发
相同 √
√ √
相同
SCADE
V16.2.1 √
VS
VAPS XT V3.2.1
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模型开发业界实践
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上手难易程度
航空工业光电所
传统人工编码
上手困难，对专业技术要求较高，要求掌握嵌入式C编 程、图形学、OpenGL/ES编程等技能，培训周期长
VS
模型开发方式
上手容易，对专业技术要求偏低，不需要掌握嵌入式或 OpenGL编程技能，培训内容少，培训周期短
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感谢聆听
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基于模型的显示软件开发
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传统开发模式
文档编写工作量大，
需求追踪需要人工完成
文档编写
航空工业光电所
系统 需求
硬件状态完成
硬件开发完成…
软件需求分析
软件设计
软件实现
软件测试
集成 测试
前期工期紧张
设计工作不充分
基于模型的显示软件开发介绍
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目录
基于模型的显示软件开 发
航空工业光电所
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民用光电产品介绍
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总结
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最突出的优势
航空工业光电所
没错，代码生成是一个很大的好处，但，代码生成不是唯一的，也不是最大的好处。最大的好处是早期验证。 NASA有研究表明，开发初期引入的BUG，到晚期发现，修复BUG将产生巨大的费用。所以，我们期望能够尽 早的发现开发过程中引入的BUG。
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模型开发流程
模型化开发—设计即实现
需求分析
显示建模
航空工业光电所
模型测试
产品移植
需求跟踪、文档自动生成
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模型的工具化开发
航空工业光电所
利用图形化建模工具，将数学形式的代码转化为易于理解的可视化状态机或数据流，通过代码生成器，保证软 件模符号建模
效率↑
免单元测试
集成测试& 配置项测试
仿真验证 效率↑
系统测试
相同
产品验证
需求分析
软件设计
编码实现
单元测试
集成测试& 配置项测试
系统测试
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