CN101882263B - 基于算法综合集成的演示与验证一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够实现多种算法的综合集成，对场景整体效果进行演示，对算法性能进行验证的一体化系统，利用该系统的计算功能产生数据，框架功能集成算法，显示功能展示结果。通过构造一个从数据产生、算法计算到结果呈现各个环节都具备尺度一致性和工程可实现性的统一环境，实现参数调试、性能测试、功能验证、效果演示，解决目前算法集成时接口种类繁多、代码重复编写、性能与效果对比缺乏一致性的问题。本发明的技术方案是一种基于算法综合集成的演示与验证一体化系统，包括版本算法库管理模块、场景与流程设定模块、系统主控模块、组播通信模块、分析处理框架模块、数据访问与管理模块，以及数据库模块。

Description

基于算法综合集成的演示与验证一体化系统

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，特别是涉及利用计算机和网络设备实现专业技术领域内的算法综合集成，并进行演示与验证的系统。

背景技术

算法综合集成一直以来都因为其重要意义和实现难度而备受关注。复杂科学问题研究过程中，虽然研究人员众多，但常常是研究内容侧重点不同，研究方法自成体系，难以实现“优势互补，强强联合”，这种交互性的不足主要表现为数据来源匮乏，资源配置浪费，成果集成困难。关注于对复杂科学问题或交叉学科领域的研究成果进行算法综合集成的演示与验证一体化系统有别于普通意义上的虚拟环境仿真，其内容涉及复杂技术背景分析、多语言或跨平台融合编程、仿真算法的联合调试、工程化改造与综合集成、系统成果的集中验证与展示，具有易于实现和灵活扩展的特点，虚拟环境仿真侧重于分布式处理与逼真渲染效果，而本发明中的一体化系统侧重于场景整体演示与综合效能验证。

1983年美国陆军和美国高级项目研究计划局共同制定SIMNET(SimulationNetwork，仿真网络)，旨在实现分布式交互仿真。1989年IEEE DIS(DistributedInteractive Simulation，分布式交互仿真)标准制定，美国军方基于DIS开展了高级概念技术演示项目的研究开发，经过信息管理技术体系结构框架在C4ISR(Command，Control，Communications，Computers，Intelligence，Surveillance，and Reconnaissance，指挥、控制、通信、计算机、情报及监视与侦察)系统中的成功实践，最终统一到高层体系结构的标准之下，并完成了一批高级概念技术演示系统，如战争综合演练场。

在具体应用中，例如雷达目标特性研究领域，研究背景复杂，综合性极强，涉及众多新兴学科和热点问题，迫切需要这样一种易于实现、规范化、多语言、高效率，能够在演示与验证两种模式下运行的一体化系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现多种算法的综合集成，对场景整体效果进行演示，对算法性能进行验证的一体化系统，利用该系统的计算功能产生数据，框架功能集成算法，显示功能展示结果。通过构造一个从数据产生、算法计算到结果呈现各个环节都具备尺度一致性和工程可实现性的统一环境，实现参数调试、性能测试、功能验证、效果演示，解决目前算法集成时接口种类繁多(不同语言或嵌入方式之间)、代码重复编写(如通信及数据访问)、性能与效果对比缺乏一致性(不同算法或算法的不同版本之间)的问题。

本发明的技术方案是一种基于算法综合集成的演示与验证一体化系统，包括版本算法库管理模块、场景与流程设定模块、系统主控模块、组播通信模块、分析处理框架模块、数据访问与管理模块，以及数据库模块。

版本算法库管理模块的功能是：对基于算法综合集成的演示与验证一体化系统所包含的算法功能文件按算法功能和文件版本进行编目，形成算法功能文件集，将其输出至数据访问与管理模块。算法功能文件集是若干个算法功能文件组成的集合，每个算法功能文件对应一个算法编号。其中算法编号由算法功能编号+版本号组成；算法功能文件指的是已编译的符合COM标准的动态链接库(文件扩展名为dll)，能够执行由一系列任务组成的特定算法功能，可以由C、C++、C#、Fortran或Matlab语言编写。本技术方案中的任务，指的是算法功能可分解执行的最小单位，通常一个特定算法功能包含若干个按顺序排列的任务，每个任务对应一个唯一的任务序号。

场景与流程设定模块功能包括：

第一，选择系统运行模式。包括演示和验证两种运行模式，选定后将当前运行模式输出至系统主控模块。

第二，若在验证模式下：先设定场景，即对系统仿真场景运行基本信息进行设定(系统仿真场景运行基本信息包括系统参数、环境参数、传感器参数，并且每个系统仿真场景运行基本信息对应一个场景唯一标识)，并将其输出至数据访问与管理模块；将场景唯一标识输出至系统主控模块。再设定流程，即按照系统仿真场景运行中预期实现的功能对流程进行设定，将流程分成若干步骤，每个步骤成为一个算法元素，算法元素由算法编号、算法配置和任务列表组成，其中：算法编号从算法功能文件集中相应选择；算法配置包括参数类型、参数名称和参数值；任务列表包含任务序号和任务，所需信息从选择的算法功能文件集中获得。最后将所有设定的步骤组合成系统工作流程方案，每个系统工作流程方案对应一个流程唯一标识，将系统工作流程方案输出至数据访问与管理模块，将流程唯一标识输出至系统主控模块。

第三，若在演示模式下：根据数据访问与管理模块提供的所有系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案，在其中选择已在验证模式下运行过的场景与流程，然后将相应的场景唯一标识和相应的流程唯一标识输出至系统主控模块。

系统主控模块的功能包括五方面：

第一，负责对时控制：系统启动时，形成对时控制指令，将对时控制指令输出至组播通信模块；根据组播通信模块输出的对时反馈字，解析对时反馈字，进行对时判断，如果对时失败则显示对时失败，如果对时成功，则显示对时成功。对时成功后，定时产生时标信息，将时标信息输出至组播通信模块。

第二，负责模式发送：系统启动时，根据从场景与流程设定模块得到的当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识，形成模式信息，将其输出至组播通信模块。

第三，负责状态监控：若得到组播通信模块输出的状态反馈字，则解析状态反馈字，将状态显示出来。

第四，负责异常监控：若得到组播通信模块输出的异常反馈字，则解析异常反馈字，将异常显示出来，并根据异常形成相应的异常处理指令，将其输出至组播通信模块。

第五，负责任务控制：依据场景唯一标识从数据访问与管理模块得到系统仿真场景运行基本信息，依据流程唯一标识从数据访问与管理模块得到系统工作流程方案，以时标信息为索引，以前一任务成功执行的状态为前提条件(如果任务在任务列表中序号为1时不需要以状态为前提，否则必须以前一任务成功执行的状态为前提)，综合得到系统当前执行的任务，进而形成相应的任务控制指令，将其输出至组播通信模块。

组播通信模块的功能是实现系统主控模块与分析处理框架模块的信息传递。根据系统主控模块输出的对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令、模式信息或时标信息，将其以组播通信机制输出至分析处理框架模块；根据分析处理框架模块输出的状态反馈字、异常反馈字或对时反馈字，将其以组播通信机制输出至系统主控模块。

分析处理框架模块功能包括主要以下三方面：

第一，负责对时响应：根据组播通信模块输出的对时控制指令执行对时操作，由对时结果形成对时反馈字，将其输出给组播通信模块；

第二，负责模式响应：解析组播通信模块输出的模式信息，得到当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识。对当前运行模式进行判断，进行相应模式下的任务响应；

第三，负责任务响应。

若在验证模式下：解析组播通信模块输出的任务控制指令得到任务，然后依据场景唯一标识从数据访问与管理模块得到系统仿真场景运行基本信息，依据流程唯一标识从数据访问与管理模块得到算法功能文件集中的相应算法功能文件，并根据时标信息和任务查询配置算法输入数据的准备情况，当数据未准备好时，继续等待和查询，当数据准备好时，执行相应任务。在执行任务过程中，若未出现异常，则依据算法输出数据进行综合信息显示与场景可视化操作，同时将算法输出数据输出至数据访问与管理模块，并根据算法执行状态和显示执行状态分别形成相应的状态反馈字，将其输出至组播通信模块；若出现异常，则由该异常形成相应异常反馈字，将其输出至组播通信模块。

若在演示模式下：解析组播通信模块输出的任务控制指令得到任务，然后从数据访问与管理模块得到算法输出数据，根据任务、时标信息选择相应的算法输出数据，执行综合信息显示与场景可视化操作，根据显示执行状态形成相应的状态反馈字，将其输出至组播通信模块。

第四，负责异常响应：解析组播通信模块输出的异常处理指令，根据解析异常内容执行异常处理操作。

数据访问与管理模块负责场景与流程设定模块、系统主控模块、分析处理框架模块和数据库模块之间的数据读取和保存功能。具体为：

第一，负责保存：执行保存算法功能文件集功能，将版本算法库管理模块输出的算法功能文件集提交至数据库模块；执行保存运行信息功能，将场景与流程设定模块输出的系统仿真场景运行基本信息提交至数据库模块；执行保存流程方案功能，将场景与流程设定模块输出的系统工作流程方案提交至数据库模块；执行保存算法输出功能，将分析处理框架模块输出的算法输出数据提交至数据库模块。

第二，负责读取：执行读取算法功能文件集功能，从数据库模块得到算法功能文件集的相应算法功能文件，将其输出至分析处理框架模块；执行读取流程方案功能，从数据库模块得到系统工作流程方案，将其输出至系统主控模块；执行读取运行信息功能，从数据库模块得到系统仿真场景运行基本信息，将其输出至系统主控模块和分析处理框架模块；执行读取算法输入功能，从数据库模块得到算法输入数据，将其输出至分析处理框架模块；执行读取算法输出数据功能，从数据库模块得到算法输出数据，并将其输出至分析处理框架模块。

数据库模块包含五种Scheme(功能数据方案)：运行场景，工作流程，算法输出，算法输入和算法实体，每种Scheme包括若干张数据表，每张数据表保存相应Scheme对应的基本信息。其中运行场景Scheme对应系统参数表、环境参数表、各类传感器参数表；工作流程Scheme对应工作流程表和算法元素表；算法输出Scheme和算法输入Scheme对应各类算法输入输出数据表；算法实体Scheme对应各类算法功能文件表。该模块负责各类数据的存储和查询，具体包括：

第一，将数据访问与管理模块提交的系统仿真场景运行基本信息存储至运行场景Scheme中；将数据访问与管理模块提交的系统工作流程方案存储至工作流程Scheme中；将数据访问与管理模块提交的算法输出数据存储至算法输出Scheme中；将数据访问与管理模块提交的算法功能文件集存储至算法实体Scheme中。

第二，查询运行场景Scheme，得到系统仿真场景运行基本信息，将其输出至数据访问与管理模块；查询工作流程Scheme，得到系统工作流程方案，将其输出至数据访问与管理模块；查询算法输入Scheme，得到算法输入数据，将其输出至数据访问与管理模块；查询算法输出Scheme，得到算法输出数据，将其输出至数据访问与管理模块；查询算法实体Scheme，得到算法功能文件集，将其输出至数据访问与管理模块。

本发明取得的技术效果：

通过演示与验证一体化系统中通用的分析处理框架的设计，使用统一的控制及反馈方式、通信及数据访问模块接口，大大缩短了开发周期，实现了演示与验证两种运行模式；

通过场景与流程设定模块中的设定场景功能和参数配置功能，在保证一致性的前提下实现了场景、流程和算法参数的灵活设置；

通过分析处理框架模块中的执行算法操作功能，实现了算法间横向(不同类别)和纵向(不同版本)的功能验证、性能测试和效果对比；

通过分析处理框架模块中的执行综合信息显示与场景可视化操作功能，实现了便捷的场景整体效果展示。

说明书附图

附图说明

图1是系统各模块间的关系图；

图2是系统使用的概念定义逻辑关系示意图；

图3是场景与流程设定模块实现图；

图4是系统主控模块实现图；

图5是分析处理框架模块实现图；

图6是数据访问与管理模块实现图；

图7是数据库模块实现图；

图8是基于算法综合集成的演示与验证一体化系统的一个具体实施例，即电磁散射特性验证与演示系统的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的实施方式进行详细说明。输入输出关系表述中的虚线箭头表示此关系只在验证模式下具备；蓝色点划线表示此关系只在演示模式下具备；普通箭头表示此关系在两种模式下都具备。

图1是系统各模块间的关系图。如图1所示：

版本算法库管理模块输出算法功能文件集至数据访问与管理模块。

场景与流程设定模块通过人机交互设定系统运行模式。在验证模式下，根据数据访问与管理模块提供的算法功能文件集，设定系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案并输出至数据访问与管理模块；在演示模式下，从数据访问与管理模块输出的系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案中选择将要进行演示的系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案。将当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识输出至系统主控模块。

系统主控模块从场景与流程设定模块得到当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识，依据场景唯一标识和流程唯一标识，从数据访问与管理模块得到系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案，输出对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令、时标信息或模式信息至组播通信模块，接收组播通信模块传送来的状态反馈字、异常反馈字或对时反馈字。

组播通信模块从系统主控模块得到对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令、时标信息或模式信息，将其输出至分析处理框架模块；从分析处理框架模块得到状态反馈字、异常反馈字或对时反馈字，将其输出至系统主控模块。

分析处理框架模块从组播通信模块得到模式信息，根据模式信息解析得到当前运行模式，若在验证模式下，从数据访问与管理模块得到系统仿真场景运行基本信息、算法输入数据和算法功能文件集，将算法输出数据输出至数据访问与管理模块；若在演示模式下，从数据访问与管理模块得到算法输出数据。无论哪种模式下，都从组播通信模块得到对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令或时标信息，输出状态反馈字、异常反馈字或对时反馈字至组播通信模块。

数据访问与管理模块输出算法功能文件集至数据库模块，并从数据库模块得到系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案。若在验证模式下，数据访问与管理模块输出系统仿真场景运行基本信息、系统工作流程方案和算法输出数据至数据库模块，从数据库模块得到算法功能文件集和算法输入数据；若在演示模式下，数据访问与管理模块从数据库模块得到算法输出数据。

图2是系统使用的概念定义逻辑关系示意图，耙形图描述从属关系，扇形图描述属种关系，所有相关概念分成以下六种：与运行场景有关的，与工作流程有关的，与算法输入有关的，与算法输出有关的，与算法功能文件集有关的，及与运行时动态交互信息有关的。其中，与运行场景有关的是系统仿真场景运行基本信息，不同的系统仿真场景运行基本信息以不同的场景唯一标识区分，系统仿真场景运行基本信息包含系统参数、环境参数、传感器参数；与工作流程有关的是系统工作流程方案，不同的系统工作流程方案以不同的流程唯一标识区分，系统工作流程方案包含若干步骤的算法元素，算法元素包含算法编号和算法配置，算法编号包含算法功能编号和版本号，算法配置包含参数类型、参数名称和参数值；与算法输入有关的是算法输入数据，不同的算法输入数据用不同的“算法编号+任务序号”区分，算法输入数据包含参数类型、参数名称、参数值；与算法输出有关的是算法输出数据，不同的算法输出数据用不同的“算法编号+任务序号”区分，算法输出数据包含参数类型、参数名称、参数值；与算法功能文件集有关的是算法功能文件，不同的算法功能文件以不同的算法编号区分，算法功能文件包含一系列以任务序号区分的任务；与运行时动态交互信息有关的包括时标信息、模式信息、对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令、对时反馈字、状态反馈字和异常反馈字，以不同的通信字类别区分。时标信息包含通信字类别和仿真时间，模式信息包含通信字类别、当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识；对时控制指令包含通信字类别和校准时间，任务控制指令包含通信字类别、算法编号、任务序号和任务控制，异常处理指令包含通信字类别、算法编号和异常处理；对时反馈字包括通信字类别和对时结果，状态反馈字包括通信字类别、算法编号和状态，异常反馈字包含通信字类别、算法编号和异常。

以下给出了算法功能文件集、算法输入数据、算法输出数据和运行时动态交互信息(包括时标信息、模式信息、对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令、对时反馈字、状态反馈字和异常反馈字)的一种具体实施方式。

时标信息：指的是系统仿真场景运行的时间戳，由通信字类别+仿真时间组成。通信字类别由4位二进制码组成，0H表示时标信息(H表示十六进制，为方便书写，以下所有二进制编码均用十六进制表述)；仿真时间用64位无符号整型表示，以毫秒为单位，按照相对系统仿真场景开始运行时刻的毫秒数进行编码。系统开始运行时，时间信息编码为0000000000000000H，若溢出，则重新从零开始编码。

模式信息：指的是由人机交互设定的运行模式，由通信字类别+当前运行模式+场景唯一标识+流程唯一标识组成。通信字类别由4位二进制码组成，1H表示模式信息；当前运行模式用8位二进制码组成。00H表示演示模式；FFH表示验证模式。场景唯一标识和流程唯一标识分别是按场景或流程顺序编号生成的唯一序列号，由64位二进制码组成。

算法功能文件集格式：由若干“算法编号+算法功能文件”组成的集合。其中时间指的是编目时的日期，由32位二进制码组成，其编码规则为BCD编码；算法编号由32位二进制码组成，其规则是：算法功能编号+版本号编号，算法功能编号指的是按照不同功能名称的顺序，从0000H开始，依次加1而成，版本号编号指的是按照相同功能不同版本的算法功能文件，从0000H开始，依次加1而成；算法功能文件指的是已编译的符合COM标准的动态链接库(文件扩展名为dll)，能够执行由一系列任务组成的特定算法功能，可以由C、C++、C#、Fortran和Matlab语言编写。

算法输入数据格式：由“算法编号+参数类型+参数名称+参数值+任务序号”五部分组成。

算法输出数据格式：与算法输入数据格式完全相同，算法输出数据被当前算法的后续任务或其他算法的相关任务读取使用时，即作为任务之算法输入数据。

对时控制指令：由通信字类别+校准时间组成。通信字类别由4位二进制码组成，2H表示对时控制；校准时间指的是系统主控模块的当前时钟，以64位无符号整型表示，单位为毫秒。

任务控制指令：由通信字类别+算法编号+任务序号+任务控制组成。通信字类别由4位二进制码组成，3H表示任务控制指令；算法编号由32位二进制码组成，与前述编码规则相同；任务序号由32位二进制码组成，从0000H开始，依次加1；任务控制由4位二进制码组成，包括：启动算法(编码0H)，停止算法(编码1H)。

异常处理指令：由通信字类别+算法编号+异常处理组成。通信字类别由4位二进制码组成，4H表示异常处理指令；算法编号由32位二进制码组成，与前述编码规则相同；异常处理由4位二进制码组成，包括：重启算法(编码0H)，延迟调用(编码1H)，中断执行(编码2H)，忽略并继续(编码3H)。

对时反馈字：由通信字类别+对时结果组成。通信字类别由4位二进制码组成，5H表示对时反馈字；对时结果由1位二进制码组成，0表示成功，1表示失败。

状态反馈字：由通信字类别+算法编号+状态组成。通信字类别由4位二进制码组成，6H表示状态反馈字；算法编号由32位二进制码组成，与前述编码规则相同；状态由4位二进制码组成，包括：正在计算(编码0H)，成功执行(编码1H)。

异常反馈字：由通信字类别+算法编号+异常组成。通信字类别由4位二进制码组成，7H表示异常反馈字；算法编号由32位二进制码组成，与前述编码规则相同；异常由4位二进制码组成，包括：参数超出范围(编码0H)，数据出错(编码1H)，计算溢出(编码2H)，访问冲突(编码3H)，未知异常(编码4H)。

上述，任务控制指令、异常处理指令、对时反馈字、状态反馈字和异常反馈字中涉及的算法编号，格式和内容均相同，并与相应算法功能文件中和算法元素中的算法编号一致。

对时控制指令形成方法：按照对时控制指令格式形成相应二进制码。

任务控制指令形成方法：按照任务控制指令格式形成相应二进制码。在任务控制指令中：任务控制的启动算法的前提条件是对时反馈字的对时结果为成功，且系统工作流程中前一任务的状态反馈字的状态为成功执行(除非任务在任务列表中序号为1时不需要以成功执行状态为前提)，停止算法的前提条件是任务列表中序号最大任务的状态反馈字的状态为成功执行。

异常处理指令形成方法：按照异常处理指令格式形成相应二进制码。在异常处理指令中：异常控制的重启算法的前提条件是异常反馈字的异常为未知异常；异常控制的延迟调用的前提条件是异常反馈字的异常为访问冲突；异常控制的中断执行前提条件是异常反馈字的异常为参数超出范围，异常控制的忽略并继续的前提条件是异常反馈字的异常为计算溢出。

对时反馈字形成方法：根据对时结果按照对时反馈字格式形成相应二进制码。

状态反馈字形成方法：根据状态，按照状态反馈字格式形成相应二进制码。

异常反馈字形成方法：根据异常，按照异常反馈字格式形成相应二进制码。

图3～图7分别为是场景与流程设定模块、系统主控模块、分析处理框架模块、数据访问与管理模块和数据库模块的实现图，具体解释请参见发明内容中各模块说明。

图8是基于算法综合集成的演示与验证一体化系统的一个具体实施例，即电磁散射特性验证与演示系统的工作原理示意图。系统平台由高性能计算服务器集群、数据库磁盘阵列和工控机等组成。高性能计算服务器集群、数据库磁盘阵列和工控机等通过光纤、双通道光纤交换器和千兆以太网相连接，连接方式如图所示。

在高性能计算服务器集群配置了利用C#语言编程的软件包，实现分析处理框架模块、数据访问与管理模块、组播通信模块的功能。另外，算法功能文件集包括实现下述六种功能的算法功能文件：

1)电磁散射特性计算，利用C++语言编程形成动态链接库

2)弹道计算，利用Fortran语言编程形成动态链接库

3)特性反演，利用Matlab语言编程形成动态链接库

4)超分辨成像，利用Matlab语言编程形成动态链接库

5)信息融合，利用Matlab语言编程形成动态链接库

6)综合识别，利用C语言编程形成动态链接库

以下统称该高性能计算服务器集群为计算终端。

在工控机上配置了利用C#语言编程的软件包，实现系统主控模块、场景与流程设定模块、版本算法库管理模块、组播通信模块的功能，以下统称该工控机为系统总控终端。

在数据库磁盘阵列配置了Oracle数据库环境，利用C#语言和SQL语言编程的软件包实现数据库模块的功能。计算终端通过数据访问与管理提交保存与读取请求，数据库磁盘阵列负责数据存储和查询。

基于算法综合集成的演示与验证一体化系统实例(电磁散射特性验证系统)的工作原理和实现步骤具体解释如下：

首先，在系统总控终端上将后续分析处理所需功能对应的算法功能文件(包括电磁散射特性计算，弹道计算，特性反演，超分辨成像，信息融合，综合识别)形成算法功能文件集，输出至计算终端。

然后在系统总控终端上进行场景与流程设定：选择所需的运行模式，根据模式执行相应操作：若在验证模式下，将流程规划为六个步骤，执行顺序依次为电磁散射特性计算，弹道计算，特性反演，超分辨成像，信息融合，综合识别，设定完毕后，将系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案输出至计算终端；若在演示模式下，只需选择已验证执行过的系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案。

继而，在系统总控终端和计算终端上进行对时及任务控制与执行：

若在验证模式下，在系统总控终端形成对时控制指令和模式信息，将对时控制指令和模式信息通过组播通信机制发送至计算终端，该终端依据对时控制指令进行相应的对时操作，并将对时结果形成对时反馈字，反馈给系统总控终端，并根据验证模式进行后续操作。系统总控终端解析反馈的对时反馈字，当对时成功后，将定时产生时标信息，并通过组播通信机制发送至计算终端。同时，根据时标信息、系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案，形成任务控制指令，并通过组播通信机制发送至计算终端。计算终端解析任务控制指令，按照解析任务内容，从数据库磁盘阵列中获取具体算法运行所需要的系统仿真场景运行基本信息、算法输入数据和算法功能文件集，执行相应任务，将得到的算法输出数据执行综合信息显示与场景可视化操作，并输出至数据库磁盘阵列。由算法执行状态、显示执行状态形成状态反馈字，通过组播通信机制反馈给系统总控终端。若计算终端在执行任务时，出现异常，则会将异常形成异常反馈字，通过组播通信机制反馈给系统总控终端。系统总控终端根据反馈的状态反馈字或异常反馈字，解析其内容，将其状态或异常显示出来，并根据其解析状态或异常、系统仿真场景运行基本信息、系统工作流程方案和时标信息形成新的任务控制指令，如此往复，直至系统运行结束。

若在演示模式下：在系统总控终端形成对时控制指令和模式信息，将对时控制指令和模式信息通过组播通信机制发送至计算终端，该终端依据对时控制指令进行相应的对时操作，并将对时结果形成对时反馈字，反馈给系统总控终端，并根据演示模式进行后续操作。系统总控终端解析反馈的对时反馈字，当对时成功后，将定时产生时标信息，并通过组播通信机制发送至计算终端。同时，根据时标信息、系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案，形成任务控制指令，并通过组播通信机制发送至计算终端。计算终端解析任务控制指令，按照任务和时标信息从数据库磁盘阵列中获取具体的算法输出数据，执行相应综合信息显示与场景可视化操作，并将显示执行状态形成状态反馈字，通过组播通信机制反馈给系统总控终端。系统总控终端根据反馈的状态反馈字，解析其内容，将其状态显示出来，并根据其解析状态、系统仿真场景运行基本信息、系统工作流程方案和时标信息形成新的任务控制指令，如此往复，直至系统运行结束。

基于算法综合集成的演示与验证一体化系统的设计可使用多种编程语言，算法版本可管理，系统流程可设定，终端数目可扩展，终端角色可分配，上述特点使系统易于实现，部署方便，适应性强，具备灵活性与可扩展性。

Claims (2)

1.一种基于算法综合集成的演示与验证一体化系统，以电磁散射特性算法为综合集成和演示验证的对象，其特征在于，包括版本算法库管理模块、场景与流程设定模块、系统主控模块、组播通信模块、分析处理框架模块、数据访问与管理模块，以及数据库模块；

版本算法库管理模块的功能是：对基于算法综合集成的演示与验证一体化系统所包含的算法功能文件按算法功能和文件版本进行编目，形成算法功能文件集，将其输出至数据访问与管理模块；算法功能文件集是若干个算法功能文件组成的集合，每个算法功能文件对应一个算法编号；其中算法编号由算法功能编号+版本号组成；算法功能文件能够执行由一系列任务组成的特定算法功能；所述任务指的是算法功能可分解执行的最小单位，通常一个特定算法功能包含若干个按顺序排列的任务，每个任务对应一个唯一的任务序号；

场景与流程设定模块功能包括：

第一，选择系统运行模式；包括演示和验证两种运行模式，选定后将当前运行模式输出至系统主控模块；

第二，若在验证模式下：先设定场景，即对系统仿真场景运行基本信息进行设定，并将其输出至数据访问与管理模块；将场景唯一标识输出至系统主控模块；再设定流程，即按照系统仿真场景运行中预期实现的功能对流程进行设定，将流程分成若干步骤，每个步骤成为一个算法元素，算法元素由算法编号、算法配置和任务列表组成，其中：算法编号从算法功能文件集中相应选择；算法配置包括参数类型、参数名称和参数值；任务列表包含任务序号和任务，所需信息从选择的算法功能文件集中获得；最后将所有设定的步骤组合成系统工作流程方案，每个系统工作流程方案对应一个流程唯一标识，将系统工作流程方案输出至数据访问与管理模块，将流程唯一标识输出至系统主控模块；

第三，若在演示模式下：根据数据访问与管理模块提供的所有系统仿真场景运行基本信息和系统工作流程方案，在其中选择已在验证模式下运行过的场景与流程，然后将相应的场景唯一标识和相应的流程唯一标识输出至系统主控模块；

系统主控模块的功能包括五方面：

第一，负责对时控制：系统启动时，形成对时控制指令，将对时控制指令输出至组播通信模块；根据组播通信模块输出的对时反馈字，解析对时反馈字，进行对时判断，如果对时失败则显示对时失败，如果对时成功，则显示对时成功；对时成功后，定时产生时标信息，将时标信息输出至组播通信模块；

第二，负责模式发送：系统启动时，根据从场景与流程设定模块得到的当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识，形成模式信息，将其输出至组播通信模块；

第三，负责状态监控：若得到组播通信模块输出的状态反馈字，则解析状态反馈字，将状态显示出来；

第四，负责异常监控：若得到组播通信模块输出的异常反馈字，则解析异常反馈字，将异常显示出来，并根据异常形成相应的异常处理指令，将其输出至组播通信模块；

第五，负责任务控制：依据场景唯一标识从数据访问与管理模块得到系统仿真场景运行基本信息，依据流程唯一标识从数据访问与管理模块得到系统工作流程方案，以时标信息为索引，以前一任务成功执行的状态为前提条件，综合得到系统当前执行的任务，进而形成相应的任务控制指令，将其输出至组播通信模块；

组播通信模块的功能是实现系统主控模块与分析处理框架模块的信息传递；根据系统主控模块输出的对时控制指令、任务控制指令、异常处理指令、模式信息或时标信息，将其以组播通信机制输出至分析处理框架模块；根据分析处理框架模块输出的状态反馈字、异常反馈字或对时反馈字，将其以组播通信机制输出至系统主控模块；

分析处理框架模块功能包括以下四方面：

第一，负责对时响应：根据组播通信模块输出的对时控制指令执行对时操作，由对时结果形成对时反馈字，将其输出给组播通信模块；

第二，负责模式响应：解析组播通信模块输出的模式信息，得到当前运行模式、场景唯一标识和流程唯一标识；对当前运行模式进行判断，进行相应模式下的任务响应；

第三，负责任务响应

若在验证模式下：解析组播通信模块输出的任务控制指令得到任务，然后依据场景唯一标识从数据访问与管理模块得到系统仿真场景运行基本信息，依据流程唯一标识从数据访问与管理模块得到算法功能文件集中的相应算法功能文件，并根据时标信息和任务查询配置算法输入数据的准备情况，当数据未准备好时，继续等待和查询，当数据准备好时，执行相应任务；在执行任务过程中，若未出现异常，则依据算法输出数据进行综合信息显示与场景可视化操作，同时将算法输出数据输出至数据访问与管理模块，并根据算法执行状态和显示执行状态分别形成相应的状态反馈字，将其输出至组播通信模块；若出现异常，则由该异常形成相应异常反馈字，将其输出至组播通信模块；

若在演示模式下：解析组播通信模块输出的任务控制指令得到任务，然后从数据访问与管理模块得到算法输出数据，根据任务、时标信息选择相应的算法输出数据，执行综合信息显示与场景可视化操作，根据显示执行状态形成相应的状态反馈字，将其输出至组播通信模块；

第四，负责异常响应：解析组播通信模块输出的异常处理指令，根据解析异常内容执行异常处理操作；

数据访问与管理模块负责场景与流程设定模块、系统主控模块、分析处理框架模块和数据库模块之间的数据读取和保存功能；具体为：

第一，负责保存：执行保存算法功能文件集功能，将版本算法库管理模块输出的算法功能文件集提交至数据库模块；执行保存运行信息功能，将场景与流程设定模块输出的系统仿真场景运行基本信息提交至数据库模块；执行保存流程方案功能，将场景与流程设定模块输出的系统工作流程方案提交至数据库模块；执行保存算法输出功能，将分析处理框架模块输出的算法输出数据提交至数据库模块；

第二，负责读取：执行读取算法功能文件集功能，从数据库模块得到算法功能文件集的相应算法功能文件，将其输出至分析处理框架模块；执行读取流程方案功能，从数据库模块得到系统工作流程方案，将其输出至系统主控模块；执行读取运行信息功能，从数据库模块得到系统仿真场景运行基本信息，将其输出至系统主控模块和分析处理框架模块；执行读取算法输入功能，从数据库模块得到算法输入数据，将其输出至分析处理框架模块；执行读取算法输出数据功能，从数据库模块得到算法输出数据，并将其输出至分析处理框架模块；

数据库模块包含五种功能数据方案，用Scheme表示功能数据方案：运行场景，工作流程，算法输出，算法输入和算法实体，每种Scheme包括若干张数据表，每张数据表保存相应Scheme对应的基本信息；其中运行场景Scheme对应系统参数表、环境参数表、各类传感器参数表；工作流程Scheme对应工作流程表和算法元素表；算法输出Scheme和算法输入Scheme对应各类算法输入输出数据表；算法实体Scheme对应各类算法功能文件表；该模块负责各类数据的存储和查询，具体包括：

第一，将数据访问与管理模块提交的系统仿真场景运行基本信息存储至运行场景Scheme中；将数据访问与管理模块提交的系统工作流程方案存储至工作流程Scheme中；将数据访问与管理模块提交的算法输出数据存储至算法输出Scheme中；将数据访问与管理模块提交的算法功能文件集存储至算法实体Scheme中；

第二，查询运行场景Scheme，得到系统仿真场景运行基本信息，将其输出至数据访问与管理模块；查询工作流程Scheme，得到系统工作流程方案，将其输出至数据访问与管理模块；查询算法输入Scheme，得到算法输入数据，将其输出至数据访问与管理模块；查询算法输出Scheme，得到算法输出数据，将其输出至数据访问与管理模块；查询算法实体Scheme，得到算法功能文件集，将其输出至数据访问与管理模块。

2.根据权利要求1所述的基于算法综合集成的演示与验证一体化系统，其特征在于，算法功能文件指的是已编译的符合COM标准的动态链接库。

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