一種基於反射內存網的分布式實時仿真方法

2023-04-26 01:19:36

一種基於反射內存網的分布式實時仿真方法
【專利摘要】一種基於反射內存網的分布式實時仿真方法，其特徵在於，由模型編譯及控制設備，實時仿真設備和反射內存網設備組成，並使用光纖連接，具體實現包括系統構建和仿真兩個步驟。本發明主要應用於數字式仿真試驗中，解決了由於數字仿真模型過大導致傳統實時仿真系統性能無法滿足需求的問題，優點如下：由於使用VMIC5565實時網卡構建了實時網絡，同時各節點使用實時仿真機運行，保證了整個仿真過程中的數據運行與傳輸的實時性；部分節點間採用鬆耦合方式組合，可以保證非關鍵節點損壞不影響整個仿真運行，同時可以使用物理器件與仿真節點替換，實現半物理仿真測試。本項發明結構簡單、實現方便、通用性強、應用範圍廣，在數字式仿真試驗應用上前景廣闊。
【專利說明】一種基於反射內存網的分布式實時仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於仿真試驗【技術領域】，特別涉及到一種基於反射內存網的分布式實時仿
真方法。
【背景技術】
[0002]隨著仿真技術的發展，通過建模方法和認知程度的提升，仿真模型的逼真度得到大幅度提高。同時仿真模型由於複雜度的增加，其規模也變得越來越大，傳統的上下位機式實時仿真系統，已不能滿足模型編譯與仿真實時性運行的需求，這對系統配置提出了更高要求。為了解決這一問題，曾經嘗試根據任務簡化模型，但這會大量增加模型數量，不但不能從根本上解決問題，而且大量增加工作量。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是:本發明主要針對數字式仿真試驗，提供一種基於反射內存網的分布式實時仿真方法，使得試驗中不同功能的數字仿真模型和試驗設備數據共享，同時保證試驗運行與數據傳輸的實時性。
[0004]本發明的技術方案是:
[0005]一種基於反射內存網的分布式實時仿真方法，其特徵在於，由模型編譯及控制設備，實時仿真設備(一個/多個)和反射內存網設備組成，並使用光纖連接。其他設備採用鬆耦合方式，按需求配置，實現系統靈活組合。
[0006]具體實現包括如下步驟:
[0007]1.系統構建:
[0008]基於反射內存網的分布式實時仿真系統基本構成包括模型編譯及控制設備，實時仿真設備(一個/多個)和反射內存網設備，同時按使用需求可以加入數據監控設備、數據採集設備和數據分析設備等，如圖1所示。為了方便使用，通常專門將一個實時仿真設備用於信號採集，並在設備內配置所需信號採集卡，實現信號統一採集與管理。
[0009]反射內存網設備分兩大部分，第一部分為反射內存網卡，它安裝於實時仿真設備(一個/多個)、數據監控設備、數據採集設備和數據分析設備的主板插槽中；第二部分為反射內存網卡交換機，用於將反射內存網卡數據傳輸、交換、共享。
[0010]反射內存網卡交換機與反射內存網卡通過光纖星型連接，保證傳輸實時性。具體連接方式是使用光纖數據線，分別將每個反射內存網卡的TX、RX埠與反射內存卡交換機的對應接口連接即可。
[0011]如果不使用反射內存網卡交換機，直接使用光纖將反射內存卡環型連接，同樣可以保證數據傳輸實時性。具體連接方式是使用光纖數據線，將第一個設備反射內存網卡的TX埠與第二個設備反射內存網卡RX埠連接，然後將第二個設備反射內存網卡的TX埠與第三個設備反射內存網卡RX埠連接，如此反覆，直到將最後一個設備反射內存網卡的TX埠與第一個設備反射內存網卡RX埠連接，構成一個環形結構即可。[0012]星型連接與環型連接的區別在於，星型連接單一設備損壞不影響系統運行，環型連接必須保證全部設備完好才能運行，所以星型連接可以使部分非主要設備鬆耦合連接，實現系統靈活配置，如圖2和圖3所示。
[0013]2.仿真方法:
[0014]基於反射內存網的分布式實時仿真方法是在模型編譯及控制設備中，將複雜龐大的綜合數字仿真模型按功能和需求分拆成多個仿真單元，如信號採集仿真單元、控制系統仿真單元、數據記錄仿真單元等，然後將每個仿真單元進行編譯並通過乙太網發送至獨立實時運行設備上，最後通過控制指令調度每個實時運行設備運行。
[0015]這裡需要注意的是，為了保證多個實時仿真設備之間同步運行，需要在模型分拆過程中對每個仿真單元設置不同中斷指令號。中斷號設置是在反射內存卡上通過調整中斷插塊位置和數量實現，並且可以使用命令查詢中斷號，以便使用。
[0016]在控制指令調度時，全部仿真設備處於等待運行狀態，在收到中斷指令調度信號後統一開始運行，保證了實時仿真設備之間運行的同步性。
[0017]本發明的優點是:
[0018]本發明主要應用於數字式仿真試驗中，解決了由於數字仿真模型過大導致傳統實時仿真系統性能無法滿足需求的問題，同時其具有以下優點:
[0019]1、由於使用VMIC5565實時網卡構建了實時網絡，同時各節點使用實時仿真機運行，保證了整個仿真過程中的數據運行與傳輸的實時性。
[0020]2、部分節點間採用鬆耦合方式組合，可以保證非關鍵節點損壞不影響整個仿真運行，同時可以使用物理器件與仿真節點替換，實現半物理仿真測試。
[0021]本項發明結構簡單、實現方便、通用性強、應用範圍廣，在數字式仿真試驗應用上前景廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的基於反射內存網的分布式實時仿真系統組成。
[0023]圖2是本發明的反射內存網星型連接示意圖。
[0024]圖3是本發明的反射內存網環型連接示意圖。
[0025]圖4是本發明的基於反射內存網的分布式實時仿真系統組成實例示意圖。
[0026]圖5是本發明的模型拆分及發送方式實例示意圖。
[0027]圖6是本發明的仿真運行實例示意圖。
【具體實施方式】
[0028]舉例:
[0029]系統構建:系統由模型編譯及控制設備、信號採集設備、主控制系統實時仿真設備、自動控制系統實時仿真設備、反射內存網設備和數據記錄設備組成。將五塊反射內存網卡分別安裝於模型編譯及控制設備、信號採集設備、主控制系統實時仿真設備、自動控制系統實時仿真設備、數據記錄設備的主板插槽中，然後使用光纖數據線，將每個反射內存卡的TX、RX埠與反射內存網交換機的對應埠連接，構建完成的實時仿真網絡，如圖4所示。
[0030]仿真模型:仿真模型按需求分拆為信號採集模型、主控制系統模塊(包含飛機本體及主要部件)、自動控制系統模塊和數據記錄模塊。信號流通過信號採集模塊發送給主控制系統模塊，然後主控制系統模塊與自動控制系統模塊實現信息交換，同時所有信號發送給數據記錄模塊用於記錄，如圖5所示。
[0031]模型編譯:本例中使用Matlab/xpc實時仿真方法，通過仿真構型庫中的VMIC5565實時仿真模塊，將每個仿真模型構建成統一的實時仿真廣播網絡，並對變量和輸入輸出形式進行定義，最後將仿真模型編譯成後綴名為.dim格式的程序，並使用模型編譯及控制設備通過乙太網下載至對應實時仿真設備中。
[0032]仿真運行:模型編譯及控制設備先發送指令，使全部仿真設備處於等待狀態，然後發送中斷指令，實現全部仿真設備同步運行，如圖6所示。
【權利要求】
1.一種基於反射內存網的分布式實時仿真系統及方法，其特徵在於，由模型編譯及控制設備，一個或多個實時仿真設備和反射內存網設備組成，並使用光纖連接， 1)系統構建: 基於反射內存網的分布式實時仿真系統基本構成包括模型編譯及控制設備，一個或多個實時仿真設備和反射內存網設備，反射內存網設備分兩部分，第一部分為反射內存網卡，安裝於一個或多個實時仿真設備、數據監控設備、數據採集設備和數據分析設備的主板插槽中；第二部分為反射內存網卡交換機，用於將反射內存網卡數據傳輸、交換、共享； 反射內存網卡交換機與反射內存網卡通過光纖星型連接，保證傳輸實時性，具體連接方式是使用光纖數據線，分別將每個反射內存網卡的TX、RX埠與反射內存卡交換機的對應接口連接； 2)仿真方法: 基於反射內存網的分布式實時仿真方法是在模型編譯及控制設備中，將複雜龐大的綜合數字仿真模型按功能和需求分拆成多個仿真單元，然後將每個仿真單元進行編譯並通過乙太網發送至獨立實時運行設備上，最後通過控制指令調度每個實時運行設備運行； 在模型分拆過程中對每個仿真單元設置不同中斷指令號，中斷號設置是在反射內存卡上通過調整中斷插塊位置和數量實現，並且使用命令查詢中斷號； 在控制指令調度時，全部仿真設備處於等待運行狀態，在收到中斷指令調度信號後統一開始運行，保證實時仿真設備之間運行的同步性。
2.根據權利要求1所述的基於反射內存網的分布式實時仿真系統及方法，其特徵在於，直接使用光纖將反射內存卡環型連接，具體連接方式是使用光纖數據線，將第一個設備反射內存網卡的TX埠與第二個設備反射內存網卡RX埠連接，然後將第二個設備反射內存網卡的TX埠與第三個設備反射內存網卡RX埠連接，如此反覆，直到將最後一個設備反射內存網卡的TX埠與第一個設備反射內存網卡RX埠連接，構成一個環形結構。
【文檔編號】G05B17/02GK103984240SQ201410173020
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月27日 優先權日:2014年4月27日
【發明者】楊寧, 王家興, 張楊, 王世鵬 申請人:中國航空工業集團公司瀋陽飛機設計研究所