CN102289966A - 一种雷达仿真系统 - Google Patents

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王磊
陈杰
陈明燕
曹建蜀
张顺生
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Abstract

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种雷达仿真系统。所述的雷达仿真系统的消息中心子系统包括接收消息单元、消息接收缓冲区单元、消息分发单元、消息处理单元和消息发送缓冲区单元。本发明的雷达仿真系统通过在消息中心子系统设置消息接收缓冲区单元、消息分发单元、多个消息处理单元以及消息发送缓冲区单元，把雷达仿真系统中的消息收发与消息处理分离开来，能够更快地响应仿真过程消息，实现多个消息处理并发执行，提高了消息处理速度，从而提高了消息中心子系统在雷达仿真系统流水线上的响应效率。

Description

一种雷达仿真系统
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种雷达仿真系统。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality)技术在军事训练、科学研究、教育、工业生产等领域都有很多成功的应用。仿真技术就是一种以计算机软硬件平台为基础，模拟现实的一种有效手段。雷达仿真系统就是一种虚拟现实技术的应用，它通过系统级仿真手段模拟实际雷达功能，验证雷达相关总体设计和相关算法设计的有效性和可行性，给开发实际雷达系统提供关键技术前瞻研究。近年来，随着计算机技术的发展，特别的是大型多核并行计算机的高速发展和网络通信技术的日益成熟，分布式并行仿真(Distributed Parallel Simulation)已经为众多的仿真系统所采用。把分布式方法引入到雷达仿真系统中能够更加方便挖掘雷达仿真系统中的并行性从而提高系统的运算速度和运行性能。仿真流水线上，所有雷达模块独自完成相应雷达数据计算，完成计算后以消息的方式通知其它模块进行计算。
在仿真流水线上，常出现雷达事件众多导致消息数据种类复杂、仿真接口混乱、模块不能及时获取雷达事件请求和数据等问题。为了避免在实际仿真系统开发过程中出现的这些问题，引入消息中心用于控制分布式仿真环境下，直观清晰地监控仿真流程，增加系统通用性，当系统工作环境改变时候，只需要重写消息映射机制的描述文件即可使各模块正常联机运行。具体如图1所示，包括消息中心子系统、控制子系统和显示子系统，以及外围的数据处理、资源管理、信号处理和场景模拟等子系统。这些子系统模块处在分布式环境下，通过共享的数据中心实现数据交换，通过消息中心的消息处理实现各模块通信。
现有的分布式雷达仿真系统的消息中心子系统采用单线程方法，它根据消息任务建立通信通道，任务结束关闭连接，它能够一定程度上满足分布式系统的通信要求。然而在实际过程中，这种消息中心子系统存在一些缺陷，比如对消息响应应答不及时、通信信道不稳的、负载不平衡等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的分布式系统中消息中心存在的缺陷，提出了一种雷达仿真系统。
一种雷达仿真系统，其特征在于，所述的雷达仿真系统的消息中心子系统包括接收消息单元、消息接收缓冲区单元、消息分发单元、消息处理单元和消息发送缓冲区单元，其中，
接收消息单元，用于接收所述的雷达仿真系统的仿真过程消息；
消息接收缓冲区单元，用于缓冲所述接收消息单元接收到的仿真过程消息；
消息分发单元，用于分发所述消息接收缓冲区单元缓冲的仿真过程消息到各个消息处理单元；
消息处理单元，用于处理消息分发单元分发给该消息处理单元的仿真过程消息，得到应答消息；
消息发送缓冲区单元，用于缓冲所述消息处理单元处理得到的应答消息；
消息发送单元，用于发送所述消息发送缓冲区单元缓冲的应答消息。
本发明的有益效果：本发明的雷达仿真系统通过在消息中心子系统设置消息接收缓冲区单元、消息分发单元、多个消息处理单元以及消息发送缓冲区单元，把雷达仿真系统中的消息收发与消息处理分离开来，能够更快地响应仿真过程消息，实现多个消息处理并发执行，提高了消息处理速度，从而提高了消息中心子系统在雷达仿真系统流水线上的响应效率。
附图说明
图1为现有的分布式雷达仿真系统结构示意图。
图2为本发明的消息中心子系统结构示意图。
图3为本发明实施例中消息中心子系统运行效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。需要说明的是：实施例中的消息描述文件并不影响本发明的一般性。
本发明的雷达仿真系统，如图2所示，具体为消息中心子系统包括接收消息单元、消息接收缓冲区单元、消息分发单元、消息处理单元和消息发送缓冲区单元，其中，
接收消息单元，用于接收所述的雷达仿真系统的仿真过程消息；
消息接收缓冲区单元，用于缓冲所述接收消息单元接收到的仿真过程消息；
消息分发单元，用于分发所述消息接收缓冲区单元缓冲的仿真过程消息到各个消息处理单元；
消息处理单元，用于处理消息分发单元分发给该消息处理单元的仿真过程消息，得到应答消息；
消息发送缓冲区单元，用于缓冲所述消息处理单元处理得到的应答消息；
消息发送单元，用于发送所述消息发送缓冲区单元缓冲的应答消息。
这里的消息中心子系统还包括消息检测单元，用于检测仿真过程消息是否到达。
这里，仿真过程消息是雷达仿真系统事件请求的仿真消息，各雷达子系统识别这些仿真过程消息并做出相应的仿真动作或计算。在本实施例中，可以把所有系统需要用到的仿真过程消息定义在一个文件里面，称这个文件为消息描述文件。消息接口文件方便实现仿真分布式系统的运行环境移置，接口文件里所定义的仿真过程消息语义唯一，保证仿真能够按照正常合理的顺序执行。公用描述文件作为接口的方法方便了在软件开发过程中，对模块的控制和调试，有利于系统调试能够及时对错误定位。消息描述文件按照层次定义结构，将消息描述文件划分为3层：(1)模块属性、(2)仿真过程消息、(3)消息目的地。
(1)模块属性用于定义分布式环境中，各模块所在地址端口等信息。
它的格式为：<模块名字模块地址模块端口>
(2)仿真过程消息定义用于定义唯一有语义的消息内容。每个仿真过程消息包括消息来源模块名、消息内容、消息目的地模块名。
它的格式为：<message来源模块名_消息目的地模块名_消息名字message>，
例如：消息：<message RM_SC_Plane_Fin_Msg message>表示消息由RM模块发出；消息内容为Plane_Fin_Msg；这个消息语义为资源管理子系统(RM，resource management)向系统控制子系统(SC，system console)发送一个语义为“RM子系统载机数据初始化完毕”的仿真过程消息。
(3)消息目的地包含仿真过程消息将会到达的子系统地址信息。
它的格式为：<destination消息目的地模块名 消息目的地地址destination>
这里，消息接收缓冲区单元采用优先级与先进先出混合原则，具体地说，消息接收缓冲区单元对仿真过程消息进行优先级排序，高优先级的仿真过程消息先离开消息接收缓冲区单元被消息分发单元分发，对于具有相同优先级的仿真过程消息则采用先进先出策略。消息接收缓冲区单元是把仿真过程消息接收与仿真过程消息的处理分离开来，使得消息处理单元和消息接收单元能够同时工作起来，缓解仿真过程消息接收与消息处理速度不匹配的问题。比如说，当消息接收单元接收到消息a，它把消息a放入到接收消息缓冲区单元之后，立刻释放资源，重新监听网络端的是否有新的仿真过程消息达到，而不需要等待消息a被消息处理单元完成处理之后才释放资源去接收新到达的仿真过程消息。
这里，消息处理单元不止一个，消息处理单元可以并行执行消息的处理过程。这样做的效果是，可以利用多线程技术实现多仿真过程消息进行并发相应和处理，加快了消息处理速度。在本实施例中，消息处理单元的具体处理过程为消息解析、消息响应以及消息应答。消息解析即通过把需要处理的仿真过程消息与消息描述文件内容进行对比，明确消息语义；消息响应即对已知语义的仿真过程消息进行响应，或者做响应的计算，或者实现某个软件功能；消息应答即在完成对仿真过程消息响应之后产生相应的应答消息，并把这些应答消息放入到消息发送缓冲区单元。
这里，消息发送缓冲区单元采用优先级与先进先出混合原则，具体地说，消息发送缓冲区单元对处理后的仿真过程消息，即应答消息，进行优先级排序，高优先级的应答消息先离开消息接收缓冲区单元被消息发送单元发送，对于具有相同优先级的应答消息则采用先进先出策略。消息发送缓冲区单元把仿真过程消息处理与应答消息的发送分离开来，使得消息处理单元和消息发送单元能够同时工作起来，缓解仿真过程消息发送与消息处理速度不匹配的问题。比如说，消息处理单元处理完消息a，并生成相应的应答消息(消息b)，此时，消息处理单元只需要把消息b放入消息发送缓冲区单元之后，就可以从新回到消息接收缓冲区单元那里取新的消息进行处理，从而避免需要等到消息b被发送完成后才能开始处理新消息的局面。
从本实施例可以看出，本发明的雷达仿真系统的消息中心子系统利用了并发消息中心消息文件描述方法，可以根据雷达仿真系统的需要重新定义消息字，当仿真系统所在的计算机分布式环境改变时，只需要用户改变消息描述文件的地址和端口等相关内容，系统即可以重新运行起来。通过本实施例的消息中心子系统，使得雷达仿真系统工作流程变得清晰，增加了系统的可移植性。图3为本实施例的消息中心子系统在分布式雷达仿真系统中的运行效果图，实践证明该消息中心子系统能够稳定地支持分布式环境下的各雷达仿真模块进行高效通信。本发明采用的两个消息缓冲区单元(消息接受缓冲区单元、消息发送缓冲区单元)能够缓解消息处理与消息收发速度不匹配问题。两个消息缓冲区单元中的消息被消息收发单元和消息处理单元共同使用，采用公共信号量机制控制消息缓冲区单元数据的正确性。
本发明的雷达仿真系统采用了把消息收发与消息处理分离开来的思想设计了一个并发的消息中心子系统，消息收发分离解决了消息处理较慢，从而减低消息收发速度的问题，缓解了两者速度不匹配问题。消息处理又通过多个消息处理器并发完成，加快了消息处理的速度，一定程度上解决了消息处理较慢的瓶颈问题。采用本发明的雷达仿真系统消息中心子系统，可以实现消息中心快速应答分布式环境中各子系统的消息服务请求，由于把消息收发与消息处理分离开来，增加了消息收发的通信信道的稳定性，从而保障了分布式环境下的雷达仿真系统的稳定性。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种雷达仿真系统，其特征在于，所述的雷达仿真系统的消息中心子系统包括接收消息单元、消息接收缓冲区单元、消息分发单元、消息处理单元和消息发送缓冲区单元，其中，
接收消息单元，用于接收所述的雷达仿真系统的仿真过程消息；
消息接收缓冲区单元，用于缓冲所述接收消息单元接收到的仿真过程消息；
消息分发单元，用于分发所述消息接收缓冲区单元缓冲的仿真过程消息到各个消息处理单元；
消息处理单元，用于处理消息分发单元分发给该消息处理单元的仿真过程消息，得到应答消息；
消息发送缓冲区单元，用于缓冲所述消息处理单元处理得到的应答消息；
消息发送单元，用于发送所述消息发送缓冲区单元缓冲的应答消息。
2.根据权利要求1所述的雷达仿真系统，其特征在于，所述的消息中心子系统还包括消息检测单元，用于检测仿真过程消息是否到达。
3.根据权利要求1或2所述的雷达仿真系统，其特征在于，所述仿真过程消息包括消息来源模块名、消息内容、消息目的地模块名。
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