基于擴展確定有限自動機的功能需求獲取方法

馬 贊，王 鵬，崔明山

（1.中國民航大學(xué) 適航學(xué)院，天津 300300；2.北京暢研匯明科技有限公司，北京 100107）

功能需求（functional requirement）是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵輸入，但有效的獲取方法一直是需求分析的難點[1]。目前，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，功能需求越來越多，充分獲取功能需求也越來越困難。

對于獲取功能需求的具體要求，CMMI 中給出了明確的說明[2]，但并沒有給出如何獲取需求的具體方法。

實際工程應(yīng)用中，最常用的方法是“基于調(diào)研和訪談的需求分析方法”[3]、“基于知識的需求獲取方法”[4]和“基于場景的需求獲取方法”[5]。這3 種需求分析方法，都要求參與需求分析的人員具有非常豐富的系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，非常熟悉系統(tǒng)，如果經(jīng)驗不足，很容易遺漏某些需求方面，從而造成需求識別不充分，在沒有其他技術(shù)手段保障的情況下，充分準確的識別系統(tǒng)需求將越來越困難。

從實際工程中應(yīng)用的技術(shù)手段看，需求獲取的常用技術(shù)方法主要有“面向?qū)ο蟮男枨螳@取方法”[6]、“基于特征的需求分析法”[7]、“基于本體的需求獲取法”[8-9]、“基于質(zhì)量功能展開法”[10-11]等。這些方法重點關(guān)注的是采用“用例圖”“活動圖”“順序圖”“狀態(tài)機”“質(zhì)量功能展開圖”等來表示需求，識別需求之間的依賴和關(guān)聯(lián)關(guān)系，沒有關(guān)注需求的獲取及功能需求完整性問題。

最新的需求獲取研究領(lǐng)域有2 個方面，一方面是“從需求文檔對需求建模，通過模型仿真來驗證需求是否完整充分”[12-13]，另一方面是“基于用例的面向方面的需求建模”[14]。前者屬于從需求文檔來驗證需求完整性，有一定的意義，但難度很大，效果不明顯；后者從狀態(tài)空間角度進行了系統(tǒng)劃分，但分類不完善，還有很大的改進空間。

從檢索的文獻看，功能需求的獲取依然存在問題，主要歸結(jié)為以下3 類。

（1）主觀性過強：文[3—5]的需求分析方法重點是靠“人的知識和經(jīng)驗”為主，由于人的經(jīng)驗、知識存在局限性，人本身也隨著情緒狀態(tài)的變化而不穩(wěn)定，因此，雖然方法簡單，卻最容易造成主觀性過強，需求分析結(jié)果不完整或受到主觀影響而發(fā)生偏差。

（2）完整性不足：文[6—11]則重點是從需求的某個側(cè)面或某種表示形式上入手，例如，需求特征、需求本體、質(zhì)量功能展開、面向?qū)ο蠓椒ǎm然對特定的某些需求可能有效，但不能有效的獲取相對完整的功能需求。

（3）結(jié)構(gòu)化程度不高：文獻中所提到的功能需求分析方法，普遍結(jié)構(gòu)化程度不高，這就容易造成難以普及使用，實際工作中效率低的問題。

本文以EDFA 為基礎(chǔ)，建立一種“相對客觀”“關(guān)注完整性”“結(jié)構(gòu)化程度高”的功能需求獲取方法，能提高功能需求分析的快速性、準確性和有效性。

1 本文方法

本文提出了一種擴展確定有限自動機（EDFA），并在此基礎(chǔ)上，提出了基于EDFA 的結(jié)構(gòu)化的功能需求分析方法和流程，并結(jié)合自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）實例進行了驗證。與傳統(tǒng)的需求分析方法相比，本方法在充分研究系統(tǒng)狀態(tài)特征的基礎(chǔ)上，依托DFA 表征系統(tǒng)內(nèi)在特性的優(yōu)勢，從系統(tǒng)狀態(tài)空間、輸入空間、輸出空間完整劃分的角度出發(fā)，以結(jié)構(gòu)化的分析流程和方法為指引，對系統(tǒng)功能需求進行充分分析，降低對需求分析人員經(jīng)驗的依賴，提高系統(tǒng)需求分析的完整性。

1.1 確定有限自動機DFA 基本概念

確定有限自動機（determine finite automata，DFA）是具有離散輸入輸出系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，目前已經(jīng)被軟件開發(fā)人員所重視，用于計算機控制系統(tǒng)開發(fā)、編譯程序以及應(yīng)用軟件開發(fā)、自動控制軟件開發(fā)等。

DFA 定義如下[15]：

其中：M 是確定有限自動機；Σ是一個有窮字母表，它的每一個元素稱為一個輸入激勵；S 是一個有限狀態(tài)集合，它的每一個元素稱為一個狀態(tài)；f 是轉(zhuǎn)移函數(shù)，定義了從S×Σ→S 上的一個單值映射，即 f(p,a)=q ∈S，指明當前的狀態(tài)為p，當輸入激勵為a 時，則轉(zhuǎn)移到下一個狀態(tài)q，q 稱為p 的后繼狀態(tài)；在狀態(tài)轉(zhuǎn)移的每一步，根據(jù)有限自動機當前所處的狀態(tài)和所面臨的輸入激勵，便能唯一地確定有限自動機的下一個狀態(tài)；0s ∈S 是一個唯一的初始狀態(tài)；Z ?S 是一個終止狀態(tài)集。

1.2 EDFA

為了使用DFA 進行系統(tǒng)需求識別分析，有必要對DFA 進行擴展。為了更好地說明有限自動機的擴展原理，假設(shè)溫度控制系統(tǒng)可以用圖1 表示。

1.2.1 輸入-輸出關(guān)系擴展

考慮到DFA 只是描述了系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)之間的關(guān)系，并沒有與系統(tǒng)輸入和輸出關(guān)聯(lián)起來，因此，無法直接通過DFA 識別系統(tǒng)的需求，需要對標準DFA 進行輸入、 輸出擴展，以便與系統(tǒng)的輸入和輸出關(guān)聯(lián)起來。

圖1 溫度控制系統(tǒng)模型

圖1 可以看出，輸入激勵a 與輸入溫度T 有關(guān)，輸出H 和C 與當前所處狀態(tài)p 和輸入激勵a 有關(guān)，因此，有如下映射關(guān)系：

其中：h 是當前狀態(tài)p 下，在a 輸入激勵的作用下，對外部輸出H 的映射函數(shù)；c 是當前狀態(tài)p 下，在a 輸入激勵的作用下，對外部輸出C 的映射函數(shù)。

考慮更一般的情況，有如下映射關(guān)系：其中：U 是系統(tǒng)的外部輸入（包含外部信號的輸入、時鐘的輸入等）；K 是從系統(tǒng)外部輸入U 到Σ的映射函數(shù)（從單一輸入激勵a 推廣到Σ集合）；Y 是系統(tǒng)外部輸出集合；G 是系統(tǒng)在狀態(tài)S 下，在Σ輸入激勵下，對外部輸出的映射函數(shù)（從單一輸出H 和C 推廣到所有輸出Y 集合）。

經(jīng)過公式（3）的擴展，EDFA 將系統(tǒng)的輸入U、確定有限自動機M、系統(tǒng)的輸出Y 有機結(jié)合起來。

1.2.2 系統(tǒng)外部輸入信號等價集合

對DFA，Σ是一個有窮字母表，而對于一般的系統(tǒng)來說，外部輸入U 的每一個信號，都可能具有無窮多的數(shù)值，這些數(shù)值無法一一映射到Σ中的輸入符號，因此必須對外部輸入信號進行預(yù)處理，以滿足Σ的條件要求。為此，引入外部輸入信號等價集合的定義。

系統(tǒng)外部輸入信號等價集合的定義：系統(tǒng)外部輸入信號的完整空間中，Σ中輸入激勵對DFA 中狀態(tài)的觸發(fā)效果一致的信號空間集合。

以上述溫度控制系統(tǒng)為例，則Σ={a1,a2,a3,a4}，其中：1a 代表大于-5℃，a2代表小于-10℃，3a 代表大于40℃，a4代表小于35℃。

如果T 的輸入范圍是[-100℃，+100℃]，那么，T ∈( -5,100]為外部輸入信號T 的一個等價集合，該范圍內(nèi)所有T 的數(shù)值對應(yīng)Σ中的輸入激勵 a1，處于“加熱”狀態(tài)時是“等價”的。

T ∈[ -1 00,- 10)為外部輸入信號T 的一個等價集合，該范圍內(nèi)所有T 的數(shù)值對應(yīng)Σ中的輸入激勵 a2，處于“不加熱不制冷”狀態(tài)時是“等價”的。

T ∈ (40,100]為外部輸入信號T 的一個等價集合，該范圍內(nèi)所有T 的數(shù)值對應(yīng)Σ中的輸入激勵 a3，處于“不加熱不制冷”狀態(tài)時是“等價”的。

T ∈[ -1 00,35)為外部輸入信號T 的一個等價集合，該范圍內(nèi)所有T 的數(shù)值對應(yīng)Σ中的輸入激勵 a4，處于“制冷”狀態(tài)時是“等價”的。

經(jīng)過對系統(tǒng)外部輸入信號進行等價集合的劃分，可以避免在識別系統(tǒng)需求時，因為無法窮舉所有外部輸入的數(shù)值，而無法充分識別系統(tǒng)輸入的所有組合。

1.2.3 輸入激勵集Σ劃分

系統(tǒng)需求分析過程中，由于系統(tǒng)復(fù)雜、系統(tǒng)的狀態(tài)較多，因此系統(tǒng)的輸入激勵集合Σ的元素很多，一次性識別系統(tǒng)輸入符號集合Σ有一定難度。

實際系統(tǒng)需求分析時，往往都是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)集合中的獨立狀態(tài)，逐個分析系統(tǒng)的需求，根據(jù)獨立狀態(tài)分別識別對應(yīng)的輸入激勵集合則相對容易。因此，引入符號標記Σsi。

假設(shè)DFA 狀態(tài)集合S 中包含n 個狀態(tài)，分別為s1,s2,…,sn，那么，每個狀態(tài)對應(yīng)的輸入激勵子集合標記為Σsi，其中 i=1,2,…,n，并且

1.2.4 轉(zhuǎn)移函數(shù)f 劃分

由于系統(tǒng)一般都比較復(fù)雜，并且系統(tǒng)的狀態(tài)比較多，因此狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)的數(shù)量也比較龐大。實際系統(tǒng)需求分析時，往往都是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)集合中的獨立狀態(tài)，逐個分析系統(tǒng)的需求，根據(jù)獨立狀態(tài)分別識別對應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)則相對容易。因此，引入符號標記fsi。

假設(shè)DFA 狀態(tài)集合S 中包含n 個狀態(tài)，分別為s1,s2,…,sn，那么，每個狀態(tài)對應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)標記為fsi，其中 i=1,2,…,n，并且

1.3 分析方法

功能需求即在不考慮物理約束的情況下，用戶希望系統(tǒng)所能夠執(zhí)行的活動，這些活動可以幫助用戶完成任務(wù)。功能需求主要表現(xiàn)為系統(tǒng)和環(huán)境之間的行為交互。實際上，功能需求主要指當外界有輸入信息進入時，系統(tǒng)對外界的響應(yīng)和交互。

根據(jù)EDFA 的要求，基于EDFA 的功能需求分析過程，將從以下幾個方面進行分析。

（1）DFA 系統(tǒng)狀態(tài)集S 的識別。

狀態(tài)集S 的識別是基于EDFA 分析法的關(guān)鍵步驟之一。 因為識別了狀態(tài)集S，就可以根據(jù)狀態(tài)集中的n 個狀態(tài)（ s1,s2,…,sn），分別識別不同狀態(tài)下系統(tǒng)在外界輸入的情況下，對外界的響應(yīng)和交互。

基于狀態(tài)集S 識別系統(tǒng)需求的優(yōu)勢有：

①對系統(tǒng)需求的全空間進行劃分，按照狀態(tài)集S中的狀態(tài)依次識別不同狀態(tài)下的功能需求，縮小每次需求識別的空間大小和復(fù)雜度，減低了識別難度，有利于準確、高效、盡可能完整的識別需求；

②由于DFA 的特點，狀態(tài)集S 中的所有狀態(tài)一般都是“獨立”的，因此，基于狀態(tài)集S 所識別的系統(tǒng)功能需求也是彼此獨立的，共同構(gòu)成系統(tǒng)需求。

（2）和外部系統(tǒng)信號接口（輸入/輸出）的識別。

系統(tǒng)輸入/輸出的識別，可以借助SysML/UML 中的用例圖識別，用例從外部參與者獲得的信號作為系統(tǒng)輸入信號，系統(tǒng)向外部參與者輸出的信號作為系統(tǒng)輸出信號。

一般的系統(tǒng)，輸入/輸出信號可能較多，考慮基于不同系統(tǒng)狀態(tài)逐個識別每個狀態(tài)對應(yīng)的輸入/輸出信號種類；也可以一次性識別系統(tǒng)的所有輸入/輸出信號種類；針對系統(tǒng)的所有輸入/輸出信號，不同信號的有效范圍是不同的，因此，需要針對每個信號獨立識別其有效范圍。

（3）DFA 輸入激勵集Σ的識別。

輸入激勵集Σ的識別，對于識別系統(tǒng)功能需求是非常重要的。輸入激勵集Σ是觸發(fā)當前狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)的關(guān)鍵因素，而系統(tǒng)處于當前狀態(tài)下，會完成基于當前狀態(tài)下的系統(tǒng)功能，如果跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)，則開始完成下一狀態(tài)下的功能；因此，輸入激勵集Σ是完成“一類功能需求”切換到“另一類功能需求”的關(guān)鍵因素。

根據(jù)前述分析，對于整個系統(tǒng)DFA 來說，輸入激勵集Σ過于龐大，因此，根據(jù)系統(tǒng)當前所處的狀態(tài)is，識別對應(yīng)的輸入激勵集Σ的子集Σsi將會比較容易，而最終系統(tǒng)的輸入激勵集Σ是所有Σsi的并集

（4）DFA 轉(zhuǎn)移函數(shù)f 的識別。

轉(zhuǎn)移函數(shù)f 代表了在當前狀態(tài)下，在輸入激勵集Σ激勵下，系統(tǒng)對應(yīng)的下一狀態(tài)。根據(jù)前述分析，由于整個功能需求是基于狀態(tài)集子狀態(tài)以此進行識別的，因此，轉(zhuǎn)移函數(shù)也依照不同子狀態(tài)進行識別（is 狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移函數(shù)記為fis），最后統(tǒng)一匯總稱為DFA 的轉(zhuǎn)移函數(shù)

（5）系統(tǒng)輸入U 向輸入激勵集Σ的映射K 的識別。通過系統(tǒng)外部輸入信號等價集合來識別系統(tǒng)輸入信號與激勵集合Σ的映射關(guān)系。

由于系統(tǒng)輸入U 在不同的信號范圍內(nèi)對激勵集Σ的映射可能是不同的，因此，需要識別不同的輸入信號范圍與激勵集中激勵信號的對應(yīng)關(guān)系。一般來說，這種對應(yīng)關(guān)系是基于不同的狀態(tài)is 得出的，因此，這里建議基于子狀態(tài)逐個識別輸入信號向激勵集Σ的映射關(guān)系Kis，最后統(tǒng)一合并為（類似輸入激勵集的劃分模式）。

（6）系統(tǒng)狀態(tài)S 和輸入激勵集Σ向系統(tǒng)輸出Y 的映射G 的識別。

系統(tǒng)狀態(tài)S 和輸入激勵集Σ向系統(tǒng)輸出Y 的映射G 實際上就是代表系統(tǒng)的功能需求（因為這里的Y 就是系統(tǒng)對外界的響應(yīng)）。

參照前述內(nèi)容，對系統(tǒng)狀態(tài)集S 中的每個狀態(tài) si，依次識別在輸入激勵集Σ（也可以是輸入激勵集Σ的子集Σsi）的激勵下，系統(tǒng)的輸出映射 Gsi，從而得到系統(tǒng)的輸出 Ysi，最后綜合系統(tǒng)的輸出映射 Gsi，得到系統(tǒng)的總映射G，綜合所有輸出 Ysi，得到系統(tǒng)的總輸出Y。

（7）DFA 初始狀態(tài) s0的識別。

初始狀態(tài) s0代表了系統(tǒng)初次運行時所處的第一個狀態(tài)，一般根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，在狀態(tài)集S 中進行識別，并進行標記。

（8）功能需求的整理模板。

經(jīng)過前面的分析初步獲得了分析結(jié)果，可以按照下面的模板整理功能需求。

＜當前狀態(tài)＞下，當＜系統(tǒng)輸入U 向Σ映射K＞時，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到＜轉(zhuǎn)移函數(shù)f 的目標狀態(tài)＞，同時，＜向系統(tǒng)輸出Y 的映射G＞。

（9）整理/補充系統(tǒng)功能需求。

按照（1）-（8）的步驟，逐個分析系統(tǒng)狀態(tài)，獲得所有狀態(tài)下的功能需求，然后，將所有的需求綜合整理，就得到了系統(tǒng)的完整的功能需求。

1.4 分析流程

系統(tǒng)功能需求分析方法流程參見圖2，將來可以考慮程序化處理。

圖2 基于EDFA 功能需求分析流程

1.5 基于EDFA 的功能需求分析的優(yōu)勢

（1）依托DFA，表征系統(tǒng)需求內(nèi)在特性：DFA 的狀態(tài)集合、輸入激勵、轉(zhuǎn)換函數(shù)，既體現(xiàn)了系統(tǒng)不同運行模式，也體現(xiàn)不同模式之間的轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件要求，從本質(zhì)上抓住了系統(tǒng)的關(guān)鍵特征要素，對提升功能需求分析的有效性和完整性非常重要。

（2）從系統(tǒng)狀態(tài)空間、輸入空間完整劃分的角度出發(fā)充分識別系統(tǒng)功能需求：狀態(tài)空間對系統(tǒng)的運行模式和關(guān)鍵特征進行了劃分，通過狀態(tài)空間確保系統(tǒng)的運行模式可以識別完整；通過輸入空間的完整劃分，可以確保在不同的運行模式下，對完整輸入空間的響應(yīng)是完全避免功能需求識別過程中，遺漏特殊輸入組合的情況。

（3）具有結(jié)構(gòu)化的分析流程和方法，易于自動化處理。

（4）通過將輸入激勵集、轉(zhuǎn)移函數(shù)劃分，不但可以表示簡單的系統(tǒng)，也可以表示復(fù)雜的系統(tǒng)。

2 實例驗證

2.1 實例分析

為簡化起見，僅以自動巡航系統(tǒng)（ACC）的“跟車模式”狀態(tài)為例，驗證EDFA 功能需求分析流程及適用性，分析步驟參見圖2。

（1）識別系統(tǒng)狀態(tài)。

根據(jù)ACC 系統(tǒng)的特點，經(jīng)過分析ACC 系統(tǒng)一共有4 個狀態(tài)：

①速度控制模式（SpeedCtrl）：主要是維持當前車速為設(shè)定的巡航速度不變，適用于前方?jīng)]有車輛的情況。

②跟車模式（FollowMode）：主要是前方有車并且車速低于設(shè)定的巡航速度時的控制策略。策略上，本車保持與前車車速一致，進行跟隨。

③設(shè)置速度模式（SetSpeed）：在沒有啟動巡航模式情況下，駕駛員設(shè)置巡航速度，并可以啟動巡航。

④待機模式（Standby）：系統(tǒng)上電后，處在待機狀態(tài)，等待輸入指令。

因此，EDFA 的狀態(tài)集合為

（2）識別和外部系統(tǒng)的信號接口。

識別的外部相關(guān)對象一共有 4 個：駕駛員（Driver）、發(fā)動機（Engine）、剎車系統(tǒng)（Brake）、雷達（Radar）。

系統(tǒng)用例圖參見圖3。

圖3 ACC 系統(tǒng)用例圖

識別在跟車模式FollowMode 下，外部的所有輸入/輸出信號接口，參見表1 和表2。

表1 跟車模式下所有輸入信號接口

表2 跟車模式下所有輸出信號接口

（3）識別輸入激勵集。

在跟車模式（FollowMode）下，識別輸入激勵集Σs1，參見表3。

（4）識別轉(zhuǎn)移函數(shù)f。

在系統(tǒng)的4 個狀態(tài)中，根據(jù)實際系統(tǒng)的要求，可以在跟車模式和速度控制模式之間進行切換，另外，當退出跟車模式時會進入到待機模式。

根據(jù)輸入激勵集以及當前所處的跟車模式，識別在當前狀態(tài)下EDFA 的轉(zhuǎn)移函數(shù)f1s，參見表4。

（5）識別“跟車模式”下輸入U 向激勵集Σ的映射K。

根據(jù)ACC 系統(tǒng)特點，“跟車模式”下識別的輸入U 對激勵Σ的映射關(guān)系K1s，參見表5（未提到的輸入信號表示無影響）。

表3 跟車模式下輸入激勵集Σs1

表4 跟車模式下轉(zhuǎn)移函數(shù)f1s

表5 跟車模式下輸入U 與激勵集Σ的映射關(guān)系K1s

表6 跟車模式下識別向系統(tǒng)輸出Y 的映射G 關(guān)系

（6）識別向系統(tǒng)輸出Y 的映射G。

根據(jù)ACC 系統(tǒng)的特點，“跟車模式”下識別的向系統(tǒng)輸出Y 的映射G 關(guān)系參見表6。

（7）識別初始狀態(tài)s0。

根據(jù)ACC 系統(tǒng)的特點，系統(tǒng)上電后處于Standby模式，因此，s0=Standby。

（8）定義當前狀態(tài)下功能需求。

根據(jù)前述分析原理，參考“功能需求整理模板”（＜當前狀態(tài)＞下，當＜系統(tǒng)輸入U 向Σ的映射K＞時，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到＜轉(zhuǎn)移函數(shù)f 的目標狀態(tài)＞，同時，＜向系統(tǒng)輸出Y 的映射G＞），整理得到如下的“跟車模式”的功能需求：

①跟車模式下，當本車車速在[25,120] km/h 之間，并且與前車距離大于100 m、沒有剎車、沒有加油、取消巡航按鈕沒有按下，系統(tǒng)進入速度控制模式、本車車速大于前車車速時，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到速度控制模式；

②跟車模式下，當剎車踏板踩下或者油門踏板踩下，或者收到結(jié)束巡航信號，或者車速大于120 km/h，或者車速小于25 km/h，系統(tǒng)退出跟車模式進入Standby模式，同時向駕駛員提示警告信息；

③跟車模式下，當前車速度小于本車速度，且本車車速大于25 km/h，小于120 km/h、前車距離本車小于100 m、取消按鈕沒有按下、沒有剎車、沒有加油，系統(tǒng)保持跟車模式。

（9）整理/補充系統(tǒng)功能需求。

前述基于狀態(tài)的需求分析過程中，已經(jīng)可以識別出若干系統(tǒng)總體的功能需求，補充如下。

①ACC 系統(tǒng)一共有4 種運行模式：速度控制模式SpeedCtrl，跟車模式FollowMode，待機模式Standby和設(shè)置速度模式SetSpeed；

②ACC 系統(tǒng)上電后的初始狀態(tài)為待機模式Standby。

根據(jù)功能需求分析流程，逐個對其他3 個狀態(tài)的功能需求進行分析，然后綜合所有狀態(tài)下的需求和系統(tǒng)的總體功能需求，就可以得到ACC 系統(tǒng)的功能需求。

2.2 實例總結(jié)

在上述分析中，只對“跟車模式”進行了功能需求分析，從分析可以看出，通過狀態(tài)空間劃分，將系統(tǒng)分解為4 種獨立運行狀態(tài)（減小分析空間的大小），然后每種狀態(tài)獨立分析其功能需求，最后綜合稱為系統(tǒng)的整體功能需求。

每種狀態(tài)功能需求分析過程中，首先識別從該狀態(tài)向外部和自身狀態(tài)轉(zhuǎn)移的可能輸入激勵和轉(zhuǎn)移函數(shù)，這樣就可以從整體上識別4 種運行狀態(tài)之間的工作模式切換（實際上是從整體上識別了系統(tǒng)的整體運行需求）。

在獲得輸入激勵后，將系統(tǒng)的外部輸入映射到輸入激勵上，也就是說，外部輸入會直接影響系統(tǒng)內(nèi)部的輸入激勵，從而識別在不同的外部輸入下，哪些輸入組合條件會造成系統(tǒng)在不同的工作模式之間切換，從而將外部輸入信號組合與輸入激勵聯(lián)系起來。

根據(jù)轉(zhuǎn)移函數(shù)，識別在每次轉(zhuǎn)移的時候，在當前狀態(tài)和輸入信號組合情況下，所對應(yīng)的系統(tǒng)外部輸出信號要求，從而將系統(tǒng)狀態(tài)、輸入激勵、轉(zhuǎn)移函數(shù)、輸入信號組合與系統(tǒng)輸出關(guān)聯(lián)起來。

綜合來看，通過該結(jié)構(gòu)化方法可以按步驟、有條理地分析出系統(tǒng)的功能需求。在系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況下，通過識別系統(tǒng)的狀態(tài)集合，再按照不同的狀態(tài)分析系統(tǒng)功能需求，可以減小需求分析的復(fù)雜度和難度，同時，由于其分析過程的結(jié)構(gòu)化特性，更易于掌握并且流程化，有利于使用和推廣。

3 結(jié)束語

系統(tǒng)功能需求是后續(xù)設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)，具有重要作用。本文基于EFDA 提出了一種需求獲取的結(jié)構(gòu)化方法。

基于EFDA 的功能需求獲取法，從系統(tǒng)狀態(tài)入手，通過識別不同狀態(tài)下的輸入激勵集合、轉(zhuǎn)移函數(shù)、初始狀態(tài)、外部輸入信號與輸入激勵集合的關(guān)系、外部輸入信號與轉(zhuǎn)移函數(shù)和外部輸出信號之間的關(guān)系，分析得到對應(yīng)狀態(tài)下的功能需求；通過綜合不同狀態(tài)下的功能需求，得到系統(tǒng)的整體功能需求。

基于EDFA 的功能需求分析法，具有結(jié)構(gòu)化、條理化等優(yōu)點，面向大型系統(tǒng)需求獲取時，可以通過分解狀態(tài)激勵、轉(zhuǎn)移函數(shù)、每個狀態(tài)下功能需求等幾個子部分進行分析，從而簡化大系統(tǒng)需求分析難度，降低分析復(fù)雜度，提升功能需求分析的完整性。