技术摘要：
本发明公开了一种基于模块定义图的无人机飞控系统的C 代码生成方法，旨在解决现有无人机飞控系统C 生成代码技术中存在的生成效率和正确率较低的技术问题。其实现步骤包括：构建无人机飞控系统的SysML模块定义图；获取SysML模块定义图对应的XMI文件；基于XMI文件构建 全部
背景技术：
嵌入式系统是一个以应用为中心的专用计算机系统，在航空航天安全关键领域被 广泛应用。相比于一般的计算机处理系统而言，嵌入式系统存在较大的差异性，不能实现大 容量的存储功能，对软件代码有较高的可靠性和实时性要求。一般应用于嵌入式系统开发 中使用的程序语言有很多种，包括java、C/C 、python等，其中C 语言实现了面向对象程 序设计，且在高级语言中运行速度是最快的，因此在嵌入式系统的开发中应用最为广泛。 一个可应用于嵌入式系统的生成C 代码方法应具有较高的生成效率，且生成C 代码的正确率高，代码结构完整。现有的生成C 代码方法包括技术人员直接开发和使用模 型驱动技术自动生成两种，其中使用模型驱动技术自动生成的基本思想是将工作重点放在 模型构建上，通过模型转换自动生成代码，避免了人工书写代码可能出现的错误，因此具有 开发效率高、生成代码正确率高的优点。模型驱动首先需要建立适合设计对象的模型，建模 时可选择的模型分为SysML模型、UML模型等。其中SysML模型是一类专门面向系统工程建立 的模型，SysML结构模型是SysML模型的一部分，分为模块定义图、内部模块图和包图，模块 定义图用于描述系统的层次以及系统/组件的分类，通过模块之间的组成、泛化、依赖等关 系来表示各个子系统之间的关系。 无人机的飞行控制系统是一个典型的嵌入式系统，无人机飞控系统是指能够稳定 无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑，主要的 功能就是自动保持飞机的正常飞行姿态，具体包括模态控制、位置控制、切换飞行模式等功 能。随着无人机的广泛应用，各项功能趋于完善，无人机飞行控制系统作为一种实时控制系 统，其复杂性也日益增加，使得人工开发飞行控制系统难度大，开发时生成代码的效率低， 代码正确率低。 为了提高生成C 代码的正确率和效率，研发人员做了尝试，例如授权公告号为 CN102929681B，名称为“一种虚拟试验分布式对象模型框架代码自动生成方法”的发明专 利，公开了一种从虚拟试验分布式对象模型自动生成C 代码的方法，该专利定义一种虚拟 试验分布式对象模型的描述语言，对使用所述语言描述的虚拟试验分布式对象模型的文本 文件进行词法分析和语法分析，建立所述描述语言与IDL语言的映射关系，调用IDL编译器 生成对应的虚拟试验分布式对象模型框架代码，构建分布式对象模型模板，通过标签替换 生成虚拟试验分布式对象模型框架C 代码。该发明给出的方法通过词法分析和语法分析 虚拟试验分布式对象模型的描述语言，建立描述语言与其他语言的映射关系，将模型自动 转换为C 代码，减少了开发人员的工作量，提高了应用开发的可靠性和效率。但因为只提 出了基于虚拟分布式试验对象模型的生成代码方法，应用于生成无人机代码的步骤过多， 需要定义模型描述语言并映射为IDL语言，再通过标签替换生成C 代码，生成无人机代码 6 CN 111596901 A 说 明 书 2/18 页 正确率较低，生成效率较低。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种基于模块定义图的无人机 飞控系统的C 代码生成方法，旨在解决现有无人机飞控系统C 生成代码技术中存在的生 成效率和正确率较低的技术问题。 本发明的技术思路是：首先构建无人机飞控系统的SysML模块定义图，获取SysML 模块定义图对应的XMI文件，并将此XMI文件元素映射为结构树节点，生成对应的结构树，之 后查找结构树中的所有节点，将节点元素转换为无人机C 代码中类代码、枚举类型代码， 最后将类代码和枚举类型代码相连得到完整的无人机飞行模式的C 代码，完成从SysML模 块定义图到无人机飞控系统的C 代码转换，其实现方案包括如下步骤： (1)构建无人机飞行控制系统的SysML模块定义图： 在papyrus软件中，构建无人机飞行控制系统的SysML模块定义图，包括基础功能 模块和与其并行连接的多个飞行模式模块，以及多个枚举类型模块，其中： 所述基础功能模块，用于生成无人机C 代码中的部分类代码，该模块包含了无人 机飞行控制系统中所有飞行模式共有的操作和块属性，操作用于生成C 类中的函数，块属 性用于生成C 类中的变量定义，操作中包含参数定义，用于生成类中函数的参数，操作和 属性均具有属性name、visibility、type、isstatic，参数具有属性name、type、direction； 所述飞行模式模块，是为每一种无人机飞控系统飞行模式构建的多个模块，用于 生成无人机C 代码中的部分类代码，每个模块包含一种飞行模式用到的操作和块属性，操 作中包含参数定义，每个模块包含与基础功能模块的泛化关系，并泛化关系与基础功能模 块相连接，操作和块属性均具有属性name、visibility、type、isstatic，参数具有属性 name、type、direction，泛化关系具有属性general； 所述枚举类型模块，是为无人机飞行控制系统开发中需要用到的枚举类型构建的 多个模块，用于生成无人机C 代码中的枚举类型代码，每个模块包含枚举类型的关键字和 具体信息，关键字具有属性name，具体信息包括name和value，关键字用于生成枚举类型的 常量定义，具体信息用于生成枚举类型常量中的具体取值和文本； (2)获取SysML模块定义图对应的XMI文件： 通过papyrus软件读取SysML模块定义图对应的XMI文件，文件里包含对模块定义 图中的多个元素，每个元素有对应的标签和属性，元模型为模块定义图，标签为model，基础 功能模块、飞行模式模块和枚举类型模块对应的标签均为packagedelement，其中： packagedelement是model的子标签，其中基础功能模块、飞行模式模块对应的 packagedelement类型为block，枚举类型模块对应的packagedelement类型为 enumeration； 类型为block的packagedelement，子标签分别为块属性的标签ownedattribute、 操作的标签ownedoperation和泛化的标签generalization；其中ownedoperation的子标签 为参数的标签ownedparmeter； 类型为enumeraiton的packagedelement，子标签为关键字的标签ownedliteral； ownedliteral的子标签为具体信息的标签specification； 7 CN 111596901 A 说 明 书 3/18 页 (3)基于模块定义图的XMI文件构建结构树： (3a)定义结构树T，T＝(V ,E)，其中V表示节点集，E表示有向边集，并初始化 (3b)获取结构树节点集V： (3b1)在XMI文件中查找标签model、packagedelement的元素，并将model的元素作 为T的根节点
