CN104821858A - 一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成单元及方法 - Google Patents

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谢宝娣
陈秋瑞
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Abstract

本发明公开了种用于分布式子网仿真系统跨广域网集成单元，该单元包括中心服务模块，用于接收来自应用接口模块的数据，并分发至其他分布式网络中的应用接口模块；应用接口模块，用于完成仿真系统数据的封装/解析，并完成与中心服务模块的数据通信，包括发送/接收；子网数据接口网关模块，基于参照子网仿真协议，将不同的仿真模型/系统与数据通讯中间件之间进行数据转换。本发明所述技术方案能够实现跨广域网分布式仿真系统的集成，实现基于广域网环境下的分布式仿真系统实时/超实时运行，极大地提高了分布式仿真系统的集成效率。本方法可应用于异地、异构等多种类型分布式仿真系统中。

Description

一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成单元及方法
技术领域
本发明涉及分布式仿真系统，特别是涉及一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成单元及方法。
背景技术
传统的分布式仿真系统集成方法包括基于HLA、DIS等局域网分布式仿真系统集成方法和基于SOA的广域网分布式仿真系统集成方法。其中基于HLA、DIS的分布式仿真系统集成方法，其底层协议多基于组播或广播协议，此类协议对网络环境的配置要求较高，且存在网络安全、数据安全等问题，因此基于HLA、DIS的分布式仿真系统集成方法的平台多限于局域网范围；基于SOA的分布式仿真系统集成方法可以支持广域网仿真，但在SOA架构下存在仿真模型间的通信协议与数据协议描述复杂、缺乏成熟的时间管理机制、仿真系统的实时性方面难得以保证等问题，无法满足仿真模型间紧耦合实时/超实时分布式仿真的需求。
因此，需要提供一种集成方法，以满足计算机仿真领域基于广域网环境的分布式仿真系统集成中跨网段、实时/超实时仿真运行等方面的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成系统及方法，以解决现有技术中计算机仿真领域基于广域网环境的分布式仿真系统集成中跨网段、实时/超实时仿真运行等方面的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种用于分布式子网仿真系统跨广域网集成单元，其特征在于，该单元包括
中心服务模块，用于接收来自应用接口模块的数据，并分发至其他分布式网络中的应用接口模块；
应用接口模块，用于完成仿真系统数据的封装/解析，并完成与中心服务模块的数据通信，包括发送/接收；
子网数据接口网关模块，基于参照子网仿真协议，将不同的仿真模型/系统与数据通讯中间件之间进行数据转换。
优选的，该单元还包括连接在子网数据接口网关模块和应用接口模块之间的时间同步模块，用于完成仿真系统时间的同步控制。
优选的，所述时间同步模块包括主时钟节点和从时钟节点，所述主时钟和从时钟通过同步报文实现时钟同步，所述同步报文包括漂移量数据和和偏移与延时量数据。
优选的，所述应用接口模块根据仿真系统的分布情况进行部署。
一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成方法，该方法的步骤包括
根据仿真系统，配置集成装置属性；
利用数据接口通讯网关将不同的网络数据交换协议转换为数据通信中间件统一定义的协议；
利用中心服务模块接收来自子网网关的应用接口模块的数据并分发至广域网其他子网网关应用接口模块；
应用接口模块接收到中心服务模块的数据，进行数据的封装/解析和发送/接收，完成跨广域网的集成。
优选的，该方法的步骤进一步包括对系统的时钟进行同步。
优选的，所述对系统的时钟进行同步的步骤包括
对从时钟与主时钟之间的时间偏差进行修正；
对主时钟到从时钟的报文传输延时进行修正。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案能够实现跨广域网分布式仿真系统的集成，针对不同类型不同局域的仿真网络，设计数据通信中间件，使得仿真数据跨广域网跨类型互通互联；针对仿真网络的时间同步问题，使用NTP时间同步算法，嵌入数据通信中间件，使得广域网仿真时间同步进行。实现基于广域网环境下的分布式仿真系统实时/超实时运行，极大地提高了分布式仿真系统的集成效率。本方法可应用于异地、异构等多种类型分布式仿真系统中。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1示出一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成单元的应用示意图；
图2示出一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成单元的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种用于分布式子网仿真系统跨广域网集成单元，该单元包括中心服务模块，用于接收来自应用接口模块的数据，并分发至其他分布式网络中的应用接口模块；应用接口模块，用于完成仿真系统数据的封装/解析，并完成与中心服务模块的数据通信，包括发送/接收，该模块设置在子网端；子网数据接口网关模块，基于参照子网仿真协议，将不同的仿真模型/系统与数据通讯中间件之间进行数据转换，该模块设置在子网端。该单元还包括连接在子网数据接口网关模块和应用接口模块之间的时间同步模块，用于完成仿真系统时间的同步控制。期中所述时间同步模块包括主时钟节点和从时钟节点，所述主时钟和从时钟通过同步报文实现时钟同步，所述同步报文包括漂移量数据和和偏移与延时量数据。所述应用接口模块根据仿真系统的分布情况进行部署。
本发明进一步公开了一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成方法，该方法的步骤包括根据仿真系统，配置集成装置属性；利用数据接口通讯网关将不同的网络数据交换协议转换为数据通信中间件统一定义的协议；利用中心服务模块接收来自子网网关的应用接口模块的数据并分发至广域网其他子网网关应用接口模块；应用接口模块接收到中心服务模块的数据，进行数据的封装/解析和发送/接收，完成跨广域网的集成。该方法的步骤进一步包括对系统的时钟进行同步。所述对系统的时钟进行同步的步骤包括对从时钟与主时钟之间的时间偏差进行修正；对主时钟到从时钟的报文传输延时进行修正。
下面通过一组实施例对本发明做进一步说明：
如图1中集成单元为本发明所述一种用于分布式子网仿真系统跨广域网集成单元，子网通讯接口网关模块和应用接口位于其中。数据通讯的中间件件可位于中心服务部分，也可以布置在集成单元中，根据实际情况进行硬件的调整与配置。本实例中，主时钟为中心服务部分的时钟，从时钟为集成单元的时钟。
跨广域网分布式仿真系统集成方法的具体步骤为：
第一步构建跨广域网分布式仿真系统
跨广域网分布式仿真系统，包括：数据接口网关模块、时间同步模块和数据通讯中间件模块；
数据接口网关模块的功能为：对不同的仿真模型/系统与数据通讯中间件之间进行数据接口转换；
时间同步模块的功能为：完成仿真系统时间同步控制。
数据通讯中间件模块的功能为：定义统一的数据通信接口及通信协议，实现仿真系统中的数据通讯。
第二步数据接口网关模块实现仿真模型/系统与数据通讯中间件之间的数据接口转换；
数据接口通讯网关的输入是各仿真模型/系统的数据通讯协议、数据通讯中间件标准协议，通过自动化工具将不同的网络数据交换协议转换为数据通讯中间件统一定义的协议，使各个异构的仿真节点间通过跨网段的数据通讯中间件进行数据交互。
第三步时间同步模块完成仿真系统时间同步控制；
时间同步模块包括主时钟节点和从时钟节点，仿真系统内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持同步，主/从时钟节点的同步通过时钟同步报文完成。第一阶段漂移测量，修正从时钟与主时钟之间的时间偏差；第二阶段偏移与延时测量，考虑主时钟到从时钟的报文传输延时，从时钟向主时钟发出一个延时请求报文，主时钟收到请求报文后，在延迟响应报文中把接收时间戳送回到从时钟。根据发送时间戳和主时钟提供的接收时间戳，从时钟计算得到其主从时钟之间的延时。从时钟根据漂移量和延时量修正自身时间，与主时钟同步。
第四步数据通讯中间件模块定义统一的数据通信接口及通信协议，实现仿真系统中的数据通讯。
数据通讯中间件模块向上层应用提供统一协议和网络接口，其功能分为中心服务和应用接口两部分。中心服务是网络通信的中心节点，全局有且仅有一个，接收来自应用接口的数据并分发至其他应用接口；应用接口部分作为仿真系统的底层网络通信接口，随仿真应用系统分布部署，完成数据的封装/解析、发送/接收，两部分服务共同实现仿真系统的数据通信。
综上所述，本发明所述技术方案能够实现跨广域网分布式仿真系统的集成，针对不同类型不同局域的仿真网络，设计数据通信中间件，使得仿真数据跨广域网跨类型互通互联；针对仿真网络的时间同步问题，使用NTP时间同步算法，嵌入数据通信中间件，使得广域网仿真时间同步进行。实现基于广域网环境下的分布式仿真系统实时/超实时运行，极大地提高了分布式仿真系统的集成效率。本方法可应用于异地、异构等多种类型分布式仿真系统中。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种用于分布式子网仿真系统跨广域网集成单元，其特征在于，该单元包括
中心服务模块，用于接收来自应用接口模块的数据，并分发至其他分布式网络中的应用接口模块；
应用接口模块，用于完成仿真系统数据的封装/解析，并完成与中心服务模块的数据通信，包括发送/接收；
子网数据接口网关模块，基于参照子网仿真协议，将不同的仿真模型/系统与数据通讯中间件之间进行数据转换。
2.根据权利要求1所述的跨广域网集成单元，其特征在于，该系统还包括连接在子网数据接口网关模块和应用接口模块之间的时间同步模块，用于完成仿真系统时间的同步控制。
3.根据权利要求2所述的跨广域网集成大院，其特征在于，所述时间同步模块包括主时钟节点和从时钟节点，所述主时钟和从时钟通过同步报文实现时钟同步，所述同步报文包括漂移量数据和和偏移与延时量数据。
4.根据权利要求1所述的跨广域网集成单元，其特征在于，所述应用接口模块根据仿真系统的分布情况进行部署。
5.一种用于分布式仿真系统的跨广域网集成方法，该方法的步骤包括
根据仿真系统，配置集成装置属性；
利用数据接口通讯网关将不同的网络数据交换协议转换为数据通信中间件统一定义的协议；
利用中心服务模块接收来自子网网关的应用接口模块的数据并分发至广域网其他子网网关应用接口模块；
应用接口模块接收到中心服务模块的数据，进行数据的封装/解析和发送/接收，完成跨广域网的集成。
6.根据权利要求5所述的跨广域网集成装置，其特征在于，该方法的步骤进一步包括对系统的时钟进行同步。
7.根据权利要求6所述的跨广域网集成装置，其特征在于，所述对系统的时钟进行同步的步骤包括
对从时钟与主时钟之间的时间偏差进行修正；
对主时钟到从时钟的报文传输延时进行修正。
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