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CN111381980B - 用于混合仿真的互联系统、方法 - Google Patents

用于混合仿真的互联系统、方法 Download PDF

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CN111381980B CN202010088845.6A CN202010088845A CN111381980B CN 111381980 B CN111381980 B CN 111381980B CN 202010088845 A CN202010088845 A CN 202010088845A CN 111381980 B CN111381980 B CN 111381980B
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钱晓超
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Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
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Abstract

本发明提供了一种用于混合仿真的互联系统、方法,包括:将代理软件部署于第一进程中,将适配器软件部署于第二进程中;适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器软件线程作为子线程,协同完成对半实物仿真系统的控制;仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互;适配器软件线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器软件线程通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。本发明可实现半实物仿真系统与其他系统的联合仿真,尽可能保持半实物仿真系统原有的状态。

Description

用于混合仿真的互联系统、方法
技术领域
本发明涉及仿真互联领域,具体地,涉及一种用于混合仿真的互联系统、方法。
背景技术
随着技术的不断发展,分布式仿真互联技术已逐渐广泛应用。分布式联合仿真常采用中间件技术。常见的互联技术包括DIS、HLA、TENA等结构。半实物仿真系统是一种“强实时层”的系统,一般采用RTX或Vxworks系统实现。专利文献CN108008644A公开了一种半实物仿真系统,包括基于软件搭建的目标系统仿真模型、外部激励单元、外部实物设备,通过自定义网络总线,所述仿真模型与外部实物设备连接进行对外部实物设备的真实输入,借助仿真计算机的虚拟激励来验证实物功能和接口的正确性,所述仿真模型通过用例注入软件来进行数据模拟输入,或通过各外部系统的仿真件来激励,针对半实物仿真系统的验证环境,外部激励单元包括用例注入单元和故障注入单元,通过外部激励单元实现对外部实物设备的控制和故障仿真。
与半实物仿真系统进行联合仿真,需要开发适用于混合仿真的联合仿真互联软件。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种用于混合仿真的互联系统、方法。
根据本发明提供的一种用于混合仿真的互联系统,包括:将代理软件部署于第一进程中,将适配器软件部署于第二进程中;
适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器软件线程作为子线程,协同完成对半实物仿真系统的控制;
仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互;
适配器软件线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器软件线程通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。
优选地,所述代理软件通过监听器监听DDS数据流,当接收到DDS数据时,触发相关的消息,对DDS数据进行转换为仿真命令和仿真数据,写入共享内存。
优选地,在代理软件内设置有定时器,周期性监听适配器软件操作共享内存的活动;当代理软件监听到适配器软件写入共享内存的仿真命令和仿真数据,则将仿真命令和仿真数据转换成DDS数据,发送给其他系统。
优选地,在适配器软件内设置有定时器,周期性监听仿真代理软件操作共享内存的活动,同时监听半实物仿真系统的状态和数据;当满足设定的条件时,触发相关模块完成对应操作,实现仿真代理软件和半实物仿真系统的桥接。
优选地,定时器周期性监听仿真代理软件对共享内存的操作活动,同时监听半实物仿真系统的状态和数据,同时判断是否满足上传实时数据的条件;当监听到相关信号时,则发送相应的消息,映射相关函数完成仿真数据的上传和下传。
优选地,下传仿真数据时,适配器软件从共享内存读取数据,并进行报文转换,然后写入反射内存;下传仿真命令时,适配器将仿真命令以消息的形式发送给半实物仿真主控程序。
优选地,上传仿真数据和仿真命令时,适配器实时收集半实物仿真的状态和数据信息,并通过共享内存传递给代理软件。
优选地,所述用于混合仿真的互联系统中的各个仿真引擎采用外部GPS时统服务器输出的同源的时序信号驱动各系统仿真引擎。
根据本发明提供的一种用于混合仿真的互联方法,包括:将代理软件部署于第一进程中,将适配器软件部署于第二进程中;
适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器软件线程作为子线程,协同完成对半实物仿真系统的控制;
仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互;
适配器软件线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器软件线程通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明提供的用于混合仿真的互联方法,只需要对半实物仿真系统进行适应性改造,可以尽可能保持半实物仿真系统原有的状态;
2、本发明采用了基于反射内存的时间同步方式,保证了授时的正确性;
3、本发明解决了异构系统与半实物仿真系统互联的问题,为其他系统互联提供了新的思路和方法。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是半实物仿真互联软件框架总体示意图;
图2是代理软件DDS监听消息函数处理流程;
图3是代理软件定时器消息函数处理流程;
图4是代理软件上传响应函数流程图;
图5是适配器定时器消息函数处理;
图6是适配器下传响应函数流程图;
图7是适配器上传响应函数流程图;
图8是时间同步示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本实例以某半实物仿真互联系统为例。
如图1,将代理软件和适配器部署于两个进程中。代理软件所在的进程通过DDS完成数据的订购/发布。适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器线程作为子线程,两个线程协同完成对半实物仿真系统的控制。仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互功能。适配器线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,其中通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。
如图2,代理软件通过Listener监听DDS数据流,当接收到DDS数据时,触发相关的消息,对DDS数据进行转换为仿真命令和数据,写入共享内存。如图3,在代理软件内设置定时器,周期性监听适配器操作共享内存的活动。如图4,当代理软件监听到适配器软件写入共享内存的数据,则将数据转换成DDS数据,发送给其他系统。
如图5所示,适配器内置的定时器周期性监听仿真代理对共享内存的操作活动,同时监听半实物仿真系统的状态和数据,同时判断是否满足上传实时数据的条件。当定时器监听到相关信号(数据准备好、数据已改变、命令准备好、状态准备好等标志位)时,则发送相应的消息,映射相应的函数完成数据的上传和下传。如图6所示,下传仿真数据时,适配器从共享内存读取数据,并进行报文转换,然后写入反射内存;下传命令时,适配器将仿真命令以消息的形式发送给半实物仿真主控程序。如图7所示,上传仿真数据和命令时,适配器实时收集半实物仿真的状态和数据信息,并通过共享内存传递给代理软件。
如图8,各系统都采用外部GPS时统服务器输出的同源、高精度时序信号驱动各系统仿真引擎,这样能够直接保证各系统的时间同步。
在上述一种用于混合仿真的互联系统的基础上,本发明还提供一种用于混合仿真的互联方法,包括:将代理软件部署于第一进程中,将适配器软件部署于第二进程中;
适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器软件线程作为子线程,协同完成对半实物仿真系统的控制;
仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互;
适配器软件线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器软件线程通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以,本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种用于混合仿真的互联系统,其特征在于,包括:将代理软件部署于第一进程中,将适配器软件部署于第二进程中;
适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器软件线程作为子线程,协同完成对半实物仿真系统的控制;
仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互;
适配器软件线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器软件线程通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。
2.根据权利要求1所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,所述代理软件通过监听器监听DDS数据流,当接收到DDS数据时,触发相关的消息,对DDS数据进行转换为仿真命令和仿真数据,写入共享内存。
3.根据权利要求2所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,在代理软件内设置有定时器,周期性监听适配器软件操作共享内存的活动;当代理软件监听到适配器软件写入共享内存的仿真命令和仿真数据,则将仿真命令和仿真数据转换成DDS数据,发送给其他系统。
4.根据权利要求3所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,在适配器软件内设置有定时器,周期性监听仿真代理软件操作共享内存的活动,同时监听半实物仿真系统的状态和数据;当满足设定的条件时,触发相关模块完成对应操作,实现仿真代理软件和半实物仿真系统的桥接。
5.根据权利要求4所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,定时器周期性监听仿真代理软件对共享内存的操作活动,同时监听半实物仿真系统的状态和数据,同时判断是否满足上传实时数据的条件;当监听到相关信号时,则发送相应的消息,映射相关函数完成仿真数据的上传和下传。
6.根据权利要求5所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,下传仿真数据时,适配器软件从共享内存读取数据,并进行报文转换,然后写入反射内存;下传仿真命令时,适配器将仿真命令以消息的形式发送给半实物仿真主控程序。
7.根据权利要求5所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,上传仿真数据和仿真命令时,适配器实时收集半实物仿真的状态和数据信息,并通过共享内存传递给代理软件。
8.根据权利要求1所述的用于混合仿真的互联系统,其特征在于,所述用于混合仿真的互联系统中的各个仿真引擎采用外部GPS时统服务器输出的同源的时序信号驱动各系统仿真引擎。
9.一种用于混合仿真的互联方法,其特征在于,包括:将代理软件部署于第一进程中,将适配器软件部署于第二进程中;
适配器软件以线程的形式嵌入在制导半实物仿真系统控制程序中,原有的制导半实物仿真系统控制程序作为主线程,适配器软件线程作为子线程,协同完成对半实物仿真系统的控制;
仿真代理软件和适配器软件通过共享内存实现通信和数据交互;
适配器软件线程和主线程在同一进程中,通过消息和全局变量交互,通过消息向主线程传递仿真命令,通过全局变量从主线程获取仿真系统状态;适配器软件线程通过反射内存I/O操作完成仿真数据的读写。
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