CN100458730C - 基于1553b总线的仿真装置实现通用仿真的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

现有1553B总线网络系统的仿真装置是针对特定的系统进行单独的设计，当系统发生变动时，仿真装置也要重新设计。本发明提供了一种基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法，在仿真装置中的仿真终端上通用平台程序与算法模型和配置信息分离，实现了一个通用的基于1553B总线的仿真装置可以模拟多种基于1553B总线的作业系统，降低了1553B总线网络系统开发的时间成本与物质成本。本发明还提供了一种采用上述方法的基于1553B总线的通用仿真装置。

Description

基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种计算机仿真技术领域，特别涉及一种1553B总线网络系统的通用仿真装置。

背景技术

1553B总线是一种串行通信数据总线，由于具备很强的抗干扰能力、实时传输能力和非常高的可靠性，1553B总线网络常被用于航空、航天及军事领域。传统的针对1553B总线网络系统的仿真装置是针对特定的1553B总线网络进行单独的设计，当系统发生变动时，仿真装置也要重新设计与安装。这样一来，对1553B总线网络系统的开发来说需要承担较高的时间成本与物质成本。

发明内容

针对现有1553B总线网络系统仿真装置存在的需要花费高昂时间成本与物质成本这一问题，本发明提供了一种基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法及应用该方法的通用装置，实现一个通用1553B总线网络系统仿真装置可以仿真多种1553B总线网络系统。

本发明的技术方案是这样的：

一种基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法，在所述仿真装置中的仿真终端上通用平台程序与算法模型和配置信息分离，若干仿真终端上的通用平台程序加载特定的算法模型和配置信息，同时在所述仿真终端间设置适当的1553B总线连接，就建立起特定的仿真系统。

在上述仿真装置中还包括平台配置计算机，所述平台配置计算机与所述仿真终端间建立数据传输通路，所述平台配置计算机通过该数据传输通路向所述仿真终端发送算法模型和配置信息。

仿真终端上的通用平台程序包括配置文件接收模块、配置文件解析模块、自动配置模块；所述配置文件接收模块用于接收配置文件；配置文件解析模块用于对所述接收到的配置文件进行解析；所述自动配置模块根据解析后的配置信息对自身的参数进行设置，加载算法动态库；配置信息为外部输入平台配置计算机，平台配置计算机将配置信息解析并生成XML文件，配置文件是由所述XML文件和/或指定的算法模型生成的，所述算法模型即算法动态库。

在上述仿真装置中还包括监控计算机，所述监控计算机与所述平台配置计算机之间通过数据传输通路连接，并通过数据传输通路进行数据传输；所述监控计算机还连接到所述通用仿真装置的1553B总线上，用于监控、分析所述1553B总线上的数据传输，上述数据传输通路为以太网。

上述一个或若干个仿真终端可以由作为所仿真的对象的真实部件代替，在仿真过程中实现对所述真实部件的测试。

采用上述方法的一种基于1553B总线的通用仿真装置，包括配置有以太网接口的平台配置计算机、配置有1553B总线接口和以太网接口的监控计算机、配置有1553B总线接口和以太网接口的一个或一个以上仿真终端，所述平台配置计算机、监控计算机、仿真终端按照以太网协议设置自身以太网接口参数并通过以太网互联；所述监控计算机、仿真终端分别按1553B总线协议设置自身1553B总线接口参数并通过1553B总线互联。

上述监控计算机的1553B总线接口数、仿真终端的1553B总线接口数大于1，所述监控计算机和所述仿真终端之间所连接的1553B总线数量大于1。

基于1553B总线的通用仿真装置中的平台配置计算机包括配置信息输入模块、配置信息数据库、配置信息解析模块、配置文件生成模块、运行控制模块；所述配置信息输入模块用于接收外部输入的参与仿真测试的仿真终端的配置信息；配置信息数据库用于存放和管理所述配置信息；配置信息解析模块用于将所述配置信息解析并生成XML文件；配置文件生成模块的作用是生成配置文件，配置文件是由所述XML文件和/或指定的算法模型生成的，所述算法模型即算法动态库；运行控制模块用于向所述仿真终端发送所述配置文件，以及发送控制指令控制所述监控计算机和仿真终端的开始、停止和复位。

基于1553B总线的通用仿真装置中的监控计算机包括配置文件接收模块、配置文件解析模块、动态加载画布模块；所述配置文件接收模块用于接收由平台配置计算机发送的配置文件；配置文件解析模块用于对所述接收到的配置文件进行解析；动态加载画布模块根据配置文件解析结果中的信息加载实时显示画布，用于显示1553B总线数据实时变化情况。

当基于1553B总线的通用仿真装置中的仿真终端仅需通过所述以太网传输数据时，所述仿真终端可以只连接到所述以太网。

技术效果：

采用本发明的基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法，在仿真终端上实现平台程序与算法模型和配置信息分离，当仿真装置处于初始状态，即不加载任何配置信息与算法模型时，仿真装置并不能模拟某种基于1553B总线的作业系统；当仿真装置加载特定的配置信息和算法模型后就可以模拟一种特定的基于1553B总线的作业系统。这样就实现了一个通用的基于1553B总线的仿真装置可以模拟多种基于1553B总线的作业系统，可以被重复利用，每次重复利用时只需提供配置信息与算法模型即可，这样一来，大大降低了1553B总线网络系统开发的时间成本与物质成本。

在通用的基于1553B总线的仿真装置中加入平台配置计算机可以实现对仿真终端的远程控制，方便管理，提升效率。

在通用的基于1553B总线的仿真装置中加入监控计算机可以检测、显示、统计、分析1553B总线上的数据传输状态。

当在通用的基于1553B总线的仿真装置中加入真实部件后，一方面可以进行对1553B总线系统的仿真测试，另一方面也可以实现对该真实部件的测试。使得通用的基于1553B总线的仿真装置具备更多的用途。

通用的基于1553B总线的仿真装置中设置的仿真终端连接于多根1553B总线，可以模拟总线冗余、备份的实际作业系统。

附图说明

图1是本发明的基于1553B总线的通用仿真装置的原理图；

图2是本发明的一个具体实施例的结构原理图；

图3是图2所示实施例中仿真执行终端中各仿真终端间数据传输流程图；

图4是平台配置计算机上软件流程图；

图5是仿真终端上软件流程图；

图6是监控计算机上软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

为了实现本发明通用仿真方法中所述的仿真终端上通用平台程序与算法模型和配置信息分离，对基于1553B总线的通用仿真装置进行了如图1所示的设置。仿真终端上设置有通用平台程序，在加载特定的算法模型和配置信息之前，所有的仿真终端处于对等的地位，不具有特定的功能，整个通用仿真装置也不能进行仿真作业；当仿真装置加载特定的配置信息和算法模型后就可以模拟一种特定的基于1553B总线的作业系统。仿真终端上的通用平台程序包括配置文件接收模块、配置文件解析模块、自动配置模块。配置文件接收模块用于接收配置文件，配置文件包括针对特定仿真终端的特定的算法模型和配置信息；配置文件解析模块用于对所述接收到的配置文件进行解析；自动配置模块根据解析后的配置信息对自身的参数进行设置，加载算法模型。由图1可见仿真终端都具备1553B接口和数据传输通路接口，并且仿真终端均同时连接到1553B总线和数据传输通路。仿真终端接收配置文件的方式可以是直接在每个仿真终端上输入，也可以是由远程设备如平台配置计算机发送到仿真终端。

在这里，仿真终端设置的1553B总线接口和所连接的1553B总线数量可以大于1，这种设置便于模拟1553B总线冗余、备份的工作状态。同理，为了提高可靠性，一个仿真终端也可以设置多个数据传输通路接口并连接到多个数据传输通路。

图1中可见，平台配置计算机上设置的程序包括配置信息输入模块、配置信息数据库、配置信息解析模块、配置文件生成模块、运行控制模块。平台配置计算机上设置数据传输通路接口，通过数据传输通路平台配置计算机与监控计算机和仿真终端连通。同样依据前述理由，平台配置计算机也可以设置多个数据传输通路接口并连接到多个数据传输通路。

在进行仿真测试时，仿真终端为计算机，其中一个或若干个仿真终端可以由真实部件代替，这样构成了一个由仿真终端和真实部件构成的混合仿真系统，这一系统在仿真过程中实现原有的对整个基于1553B总线系统的仿真测试，同时也可以实现对所述真实部件的测试，使得采用本发明的通用仿真方法的通用仿真装置具有更广泛的通用性。

平台配置计算机用于向所述仿真终端发送算法模型和配置信息；监控计算机用于监控、分析所述1553B总线上的数据传输。

本发明的通用仿真方法在仿真终端上实现了平台程序与算法模型和配置信息分离，因此实现了一个通用的基于1553B总线的仿真装置可以模拟多种基于1553B总线的作业系统，可以被重复利用，每次重复利用时只需提供配置信息与算法模型即可，这样一来，大大降低了1553B总线网络系统开发的时间成本与物质成本。

图2显示了一个采用本发明的通用仿真方法的具体实施例。图2中的平台配置计算机和监控计算机具备图1中所描述的相应接口与软件模块。图2中虚框所圈定范围内的仿真终端构成了仿真执行终端，即仿真执行终端执行具体的仿真作业，这些仿真执行终端具备图1中所描述的相应接口与软件模块。在图2中仿真执行终端的仿真终端都已加载了相应的配置信息和算法模型，每个仿真终端已经具备特定的功能，具体的具备特定功能的仿真终端为主控计算机、伺服控制器、敏感测量组合、被控对象仿真计算机。其中被控对象仿真计算机模拟的对象在实际系统中并没有数据需要通过1553B总线传输，因此不必将被控对象仿真计算机连接到1553B总线上，具体的实现方法有2种：可以将已连接到1553B总线的仿真终端的1553B接口禁用；可以用一台没有配置1553B总线接口、装载上述通用平台程序的计算机连接到所述以太网来充当被控对象仿真计算机，这样做的好处是可以节约1553B接口的数量，降低成本。在本实施例中，配置信息转换成XML文件，算法模型的实现方式为算法动态库，配置信息的XML文件或配置信息的XML文件和相应的算法动态库打包生成配置文件。平台配置计算机向仿真终端发送特定的配置文件构建特定的仿真环境。

在这里的数据传输通路采用的是以太网，1553B总线数量为2。当然相应的监控计算机和仿真执行终端的仿真终端均具备2个1553B接口。

图3显示了图2所示实施例的仿真执行终端中各仿真终端间数据传输流程。具体描述如下：

1、主控计算机在得到敏感测量组合通过1553B总线上反馈的测量信号后，将该测量信号与预定值Input进行比较，预定值Input由算法模型提供；

2、主控计算机根据1得到的比较结果计算出需要调整的参数值，通过1553B总线将这些需要调整的参数值传递给伺服控制器；

3、伺服控制器接收到2的控制指令后经过解析，将解析后的控制信号通过以太网传递给被控对象仿真计算机，仿真控制过程；

4、被控对象仿真计算机接到伺服控制器传递过来的控制信号后执行具体的调整任务，例如角速度和位置的调整，然后将完成调整任务后的结果Output通过以太网传递给敏感测量组合；

5、敏感测量组合将被控对象仿真计算机传递过来的调整结果Output生成测量信号并通过1553B总线传递给主控计算机，至此完成一个控制循环。

如果有必要，上述5个部分的描述所代表的步骤可以多次循环直到达成预定目标。

上述步骤之所以没有完全通过1553B总线传递数据，主要目的是为了更真实地反映主控计算机、伺服控制器、敏感测量组合、被控对象仿真计算机之间真实的工作状态，伺服控制器、被控对象仿真计算机、敏感测量组合在实际应用中常集成在1553B网络系统中一个器件中，伺服控制器-被控对象仿真计算机-敏感测量组合之间信号的传递并不通过1553B总线，因此伺服控制器、被控对象仿真计算机、敏感测量组合间的信号通过以太网传递，不会影响1553B总线运行状态对真实情况的反映。

图3中的Input指来自算法模型的预定值；Output为被控对象仿真计算机输出的状态参数，这些数据可以被敏感测量组合接收。

以下对图4、图5、图6的说明也是在图2所示的实施例基础上进行的。

图4给出了平台配置计算机上的软件流程。在此给出具体描述：

在完成平台配置计算机初始化后打开配置信息数据库，此时可以有2个路径选择，一是调用已有的配置信息；二是接收外部输入并新建配置信息，这一步骤由平台配置计算机配置信息输入模块完成，并将这些信息输入到配置信息数据库中，方便这些信息数据的管理与今后的调用。具体的配置信息包括1553B总线网络的拓扑结构设置信息、各仿真终端接口参数及指定本仿真终端需要加载的算法模型(这里具体实现形式为算法动态库)、总线消息列表。这里总线消息列表是指各仿真终端由哪个接口接收、发送数据，接收、发送何种类型的数据以及数据量等信息，使各仿真终端可以形成例如图2所示拓扑结构，构成例如图3所示的数据流程。在完成配置信息输入步骤后，配置信息解析模块将解析配置信息并生成XML文件。配置文件生成模块用于将所述XML文件和/或指定的算法模型即算法动态库生成配置文件。运行控制模块向特定的仿真终端通过以太网发送前述生成的特定的配置文件，以及发送控制指令控制监控计算机和仿真终端的开始、停止和复位。至此，平台配置计算机程序判断是否需要进行新的仿真测试，如果需要则平台配置计算机程序回到开始状态，重复进行上述程序；如果不需要进行仿真测试，则平台配置计算机程序运行结束。

图5给出了仿真终端上软件流程。在此给出具体描述：

仿真终端初始化后，配置文件接收模块可以接收发送来的配置文件。配置文件解析模块对接收到的配置文件进行解析，解析结果由自动配置模块处理。自动配置模块根据接收到的配置文件解析结果对本仿真终端进行相应的设置，加载相应的算法模型即算法动态库。

这里对自动配置模块的工作过程作进一步的说明。由于仿真终端同时连接在1553B总线和以太网上，所以它的输入输出接口类型有4种排列组合：

A、1553B总线输入-1553B总线输出；

B、以太网输入-以太网输出；

C、1553B总线输入-以太网输出；

D、以太网输入-1553B总线输出。

自动配置模块根据配置文件解析模块对配置文件的解析结果得到上述之一的输入输出接口类型以及1553B总线接口和以太网接口的参数信息，这些信息包括输入输出接口类型、接口地址、数据源地址、数据输送地址、接收及发送数据量、接收及发送数据格式。接下来，自动配置模块调用本仿真终端上存储的相应的配置函数，加载算法动态库。之后，启动数据处理线程进行数据的接收、运算和发送。

仿真终端在完成上述自动配置后，即成为具有特定功能的仿真终端，也就是成为如图2所示仿真执行终端中的一员，如主控计算机、伺服控制器、敏感测量组合、被控对象仿真计算机。

当接到仿真结束的控制指令后，被控对象仿真器可以重新回到开始进入初始化状态，也可以结束自身的工作状态。

图6给出了监控计算机上软件的流程。在此给出具体说明：

配置文件接收模块在接收到配置文件后，配置文件解析模块对配置文件进行解析。动态加载画布模块根据配置文件解析结果中的信息加载实时显示画布，所述实时显示画布即显示参数随时间变化的坐标系。在接到仿真开始的指令后，监控计算机启动总线监测线程监测1553B总线上的数据传输的状态参数。这些状态参数可以进一步被监控计算机进行显示、存储与分析。监控计算机可以设置有一个数据库用于处理这些状态参数和分析结果。完成上述步骤后，监控计算机可以重新置位，即重新回到开始准备接收配置文件的状态，接收到新的配置文件后可以进行新一轮的仿真测试监测。如果不需要重新置位，监控计算机一个工作过程结束。

下面对本发明的基于1553B总线的通用仿真装置的工作过程进行说明。在所述通用仿真装置初始化时，拓扑结构如图1所示，除平台配置计算机和监控计算机外，其他的仿真终端处于均等的地位，各仿真终端间没有功能上的区别。

当平台配置计算机发送配置文件后，监控计算机加载画布，各仿真终端根据接收到的配置文件进行自动配置。完成这一步骤后，所述通用仿真装置构建成例如图2所示的一种仿真环境。这时平台配置计算机发出开始的指令，整个仿真装置开始工作。随后，平台配置计算机还可以发出停止和复位的指令来控制整个仿真装置的工作状态。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和具体实时方式对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (8)

1、一种基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法，其特征在于在所述仿真装置中的仿真终端上通用平台程序与算法模型和配置信息分离，若干仿真终端上的通用平台程序加载特定的算法模型和配置信息，同时在所述仿真终端间设置适当的1553B总线连接，就建立特定的仿真系统；

在所述仿真装置中包括平台配置计算机，所述平台配置计算机与所述仿真终端间建立数据传输通路；

所述仿真终端上的通用平台程序包括配置文件接收模块、配置文件解析模块、自动配置模块；所述配置文件接收模块用于接收配置文件；配置文件解析模块用于对所述接收到的配置文件进行解析；所述自动配置模块根据解析后的配置信息对自身的参数进行设置，加载算法动态库；配置信息为外部输入平台配置计算机，平台配置计算机将配置信息解析并生成XML文件，配置文件是由所述XML文件和/或指定的算法模型生成的，所述算法模型即算法动态库；

所述平台配置计算机通过所述数据传输通路向所述仿真终端发送算法模型和配置信息。

2、根据权利要求1所述的一种基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法，其特征在于在所述仿真装置中包括监控计算机，所述监控计算机与所述平台配置计算机之间通过数据传输通路连接，并通过数据传输通路进行数据传输；所述监控计算机还连接到所述通用仿真装置的1553B总线上，用于监控、分析所述1553B总线上的数据传输，所述数据传输通路为以太网。

3、根据权利要求2所述的一种基于1553B总线的仿真装置实现通用仿真的方法，其特征在于所述一个或若干个仿真终端可以由作为所仿真的对象的真实部件代替，在仿真过程中实现对所述真实部件的测试。

4、采用权利要求1至3之一所述方法的一种基于1553B总线的通用仿真装置，其特征在于包括配置有以太网接口的平台配置计算机、配置有1553B总线接口和以太网接口的监控计算机、配置有1553B总线接口和以太网接口的一个或一个以上仿真终端，所述平台配置计算机、监控计算机、仿真终端按照以太网协议设置自身以太网接口参数并通过以太网互联；所述监控计算机、仿真终端分别按1553B总线协议设置自身1553B总线接口参数并通过1553B总线互联。

5、根据权利要求4所述的一种基于1553B总线的通用仿真装置，其特征在于所述监控计算机的1553B总线接口数、仿真终端的1553B总线接口数大于1，所述监控计算机和所述仿真终端之间所连接的1553B总线数量大于1。

6、根据权利要求4或5之一所述的一种基于1553B总线的通用仿真装置，其特征在于所述平台配置计算机包括配置信息输入模块、配置信息数据库、配置信息解析模块、配置文件生成模块、运行控制模块；

所述配置信息输入模块用于接收外部输入的参与仿真测试的仿真终端的配置信息；配置信息数据库用于存放和管理所述配置信息；配置信息解析模块用于将所述配置信息解析并生成XML文件；配置文件生成模块的作用是生成配置文件，配置文件是由所述XML文件和/或指定的算法模型生成的，所述算法模型即算法动态库；运行控制模块用于向所述仿真终端发送所述配置文件，以及发送控制指令控制所述监控计算机和仿真终端的开始、停止和复位。

7、根据权利要求4或5之一所述的一种基于1553B总线的通用仿真装置，其特征在于所述监控计算机包括配置文件接收模块、配置文件解析模块、动态加载画布模块；

所述配置文件接收模块用于接收由平台配置计算机发送的配置文件；配置文件解析模块用于对所述接收到的配置文件进行解析；动态加载画布模块根据配置文件解析结果中的信息加载实时显示画布，用于显示1553B总线数据实时变化情况。

8、根据权利要求4或5之一所述的一种基于1553B总线的通用仿真装置，其特征在于当所述仿真终端仅需通过所述以太网传输数据时，所述仿真终端可以只连接到所述以太网。

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