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面向软件定义系统设计，河南大学类脑智能创新型科技团队提出了基于功能-行为-结构的软件工程（FBS-SE）方法，创新地研究了软件定义系统研发的新范式，并在智能卫星的原型系统设计上验证了有效性，本研究可为解决太空极端环境的复杂软件系统设计难题提供了全新的解决方案。研究成果在Space Habitation上成功发表。论文题目为“Research on Function-Behavior-Structure-based Software Engineering Methodology for Software Defined Systems”。
文章摘要
软件定义系统对软硬件解耦，通过系统重构可快速响应需求变化，传统的软件工程方法存在功能难复用、系统难重构、系统的维护性和拓展性低等问题，无法满足软件定义系统应用的多样性需求。针对平台化和智能化的软件定义系统设计问题，本文面向软件定义系统提出一种基于“功能-行为-结构”的软件工程(FBS-SE)设计方法。在结构化和面向对象的软件工程基础上，针对软件定义系统的总体特征和应用需求，分别在功能、行为和结构三个层次进行系统设计。考虑系统的多业务需求变化，在功能层分解基本功能单元，实现系统功能到系统行为的映射。在行为层进行细粒度划分，建立算法步骤行为的并列与递进关系，实现系统行为到系统结构的映射。此外，针对系统重构和功能复用需求，在整体上改进和优化系统设计。在软件定义卫星（又称智能卫星）的原型系统设计表明，基于FBS-SE的系统设计和优化方法可适应系统需求的多样性和可变性，本方法在降低软硬件耦合度，增加系统功能的可扩展性，改善系统行为的可维护性，提升系统结构的重用性等具有明显优点。
研究亮点
1 针对软件定义系统的需求，提出基于功能-行为-结构的软件工程(FBS-SE)设计方法，解决功能复用、系统配置、维护和扩展的应用瓶颈。
2 面向软件定义系统(SDS)的设计，采用FBS-SE方法探索了SDS的功能、行为和结构三个层次的系统设计，实现系统的重配置和功能复用。
3 在软件定义卫星（或智能卫星）原型系统设计上，研究了基于FBS-SE方法在实现系统重用和优化系统性能的优势。
4 深入分析和讨论FBS-SE的核心问题，进一步展望了FBS-SE方法未来在复杂太空环境下软件定义卫星、空间机器人等无人自主系统的应用前景。
文章导读
针对智能卫星等软件定义系统长期存在的硬件耦合度高、功能复用率低、动态重构困难三大困难，研究团队创新性将工业设计的功能-行为-结构(FBS)框架引入软件工程领域，基于功能-行为-结构逐层映射机制，构建了软件定义系统、无人自主系统等复杂智能系统的设计思路，提出基于功能-行为-结构的软件工程(FBS-SE)高效系统设计方法（图1）。
基于FBS-SE方法将系统设计划分功能设计、行为设计和结构设计三个层次。通过系统的功能形式化描述、
行为规则验证和系统结构设计，解决了传统方法在软件设计的功能扩展复用、交互行为验证、系统配置、
结构兼容等方面的不足。FBS-SE方法在智能卫星原型系统和软件定义云中心平台的有效性验证表明，
本方法对解决复杂太空环境下无人系统面临的可扩展性、可维护性、可重用性、以及可靠性挑战
具有重要现实意义。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950616625000014
引用格式：
Liu Y, Wang J, Li Y, Dong W, Dang L. Research on function-behavior-structure-based software engineering methodology for software defined systems. Space Habitation, 1 (2025) 100003. https://doi.org/10.1016/j.spaceh.2025.100003
关于Space Habitation
Space Habitation（中文名《太空生存研究》）是重庆大学高水平学术期刊培育资助计划重点支持的专业学术期刊，期刊重点关注与外太空生存相关的科技问题，旨在刊载深空探索科技领域的最新研究进展和工程突破。
Space Habitation邀请王礼恒院士、包为民院士、钟志华院士担任学术顾问，主编由于登云院士和Jesus Matinez Frias院士担任，执行主编由教育部深空探测联合研究中心常务副主任、重庆大学空间科学研究院院长谢更新教授担任，执行副主编由重庆大学生命科学学院邱丹副教授担任，俄罗斯科学院生物化学物理研究所Galina S Nechitailo院士、法国天体物理学和行星科学研究所Michel Blanc院士和澳大利亚皇家墨尔本理工大学Graham E Dorrington教授担任副主编。来自超过20个国家和地区（包括中国、美国、俄罗斯、法国、西班牙、英国、澳大利亚、意大利、日本等）的90多名相关领域顶尖学者和青年才俊组成编委会。
Space Habitation 刊文范围包括，但不限于：
1.Survival and protection in deep space
地外空间生存与防护
2.Aircraft design, control and transportation
飞行器设计、控制及交通
3.Extraterrestrial ecosystem construction and experimental verification
地外生态系统构建与实验验证
4.Mechanics and materials under extreme environment
极端环境力学与材料学
5.Communication, navigation and control in deep space
地外空间通讯、导航与控制
6.Patrol and exploration in deep space
地外空间巡视与探测
7.Synthetic biology and intelligent agriculture under extreme environment
合成生物学与逆境智慧农业
8.Space manufacturing, base construction, operation and maintenance
太空制造、基地建设与运营维护
9.Extraterrestrial space energy security and in-situ resource development and utilization
地外空间能源保障与原位资源开发利用
10.Space law, ethics and environmental protection
太空法律、伦理学与环境保护
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