CN105468431A - 多模型实时仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仿真技术领域，公开了一种多模型实时仿真系统。本发明中，多模型实时仿真系统，包含：上位机与若干个下位机；上位机与下位机通信连接，下位机之间通信连接；上位机用于创建至少两个仿真模型，并为每个下位机分配至少一个仿真模型；下位机用于在上位机控制下根据接收的仿真模型进行同步实时仿真，并将仿真数据实时发送至上位机；上位机还用于对接收的仿真数据进行管理。这样，突破了单操作系统平台对仿真模型数目的限制，可以对多个仿真模型同时进行仿真，提供丰富的仿真数据。

Description

多模型实时仿真系统

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，特别涉及一种多模型实时仿真系统。

背景技术

目前，半实物仿真计算系统实现了单模型的单平台仿真计算。但是，因其在具体仿真领域的单一性，无法实现多个模型的同时仿真，并且一次只可以在单操作系统平台上进行仿真，受限较大。

而且，即使在同一平台上进行多个模型的仿真，仿真模型的数目也会大大受到限制，不能提供丰富的数据。

若在同一仿真平台上对多个模型进行仿真，虽然方便仿真，但既不能反映模型真实的运行环境，还不能迅速寻找出仿真的最佳操作系统。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种多模型实时仿真系统，突破了单操作系统平台对仿真模型数目的限制，可以对多个仿真模型同时进行仿真，提供丰富的仿真数据。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种多模型实时仿真系统，包含：上位机与若干个下位机；

所述上位机与所述下位机通信连接，所述下位机之间通信连接；

所述上位机，用于创建至少两个仿真模型，并为每个下位机分配至少一个仿真模型；其中，所述仿真模型的数目大于或者等于所述下位机的数目；

所述下位机，用于在所述上位机控制下根据接收的仿真模型进行同步实时仿真，并将仿真数据实时发送至所述上位机；

所述上位机，还用于对接收的仿真数据进行管理。

本发明实施方式相对于现有技术而言，是在上位机上建立多个仿真模型，并将各个仿真模型分配给对应的下位机进行仿真，突破了单操作系统平台对仿真模型数目的限制，可以对多个仿真模型同时进行仿真，而且，各个下位机之间通信连接，可以在上位机的控制下进行同步仿真；各下位机将仿真数据实时输出至上位机，上位机可以对接收的仿真数据进行管理。综上所述，本发明实施方式突破了单操作系统平台对仿真模型数目的限制，可以对多个仿真模型同时进行仿真，提供丰富的仿真数据。

进一步地，所述下位机配置的操作系统与接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同或者所述下位机配置的操作系统不同。各个下位机配置的操作系统与接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同，这样，下位机运行接收的仿真模型可以对仿真原型进行真实的仿真；下位机配置的操作系统不同，这样，可以将同一仿真模型分别分配至各个下位机进行仿真，并利用上位机对仿真结果进行比对，迅速找出仿真的最佳操作系统。

另外，所述上位机上配置有软件开发平台、插件形式的集成开发环境IDE；所述IDE嵌入在所述软件开发平台中；所述IDE用于编辑、配置、编译所述仿真模型，并将编译后的仿真模型分配至对应的下位机。利用插件形式的IDE编辑、配置、编译仿真模型，即使仿真系统崩溃，也不会导致软件开发平台以及上位机系统崩溃，可靠性好，通用性强，用户体验佳。

另外，所述IDE包含创建模块、编辑模块、配置模块、编译模块与分配模块；所述创建模块，用于创建工程模块；所述编辑模块，用于在所述工程模块中编辑功能代码来获取预设功能的仿真模型；所述配置模块，用于输入所述仿真模型的配置信息；所述配置信息中携带与所述仿真模型对应的下位机的操作系统信息；所述编译模块，用于将携带配置信息的各仿真模型分别编译为可执行文件；所述分配模块，用于将各可执行文件分配至对应的下位机。

另外，所述工程模块中包含模板文件；所述编辑模块，还用于调用所述模板文件并通过所述工程模块中的模型接口向调用的模板文件中添加特定的功能代码来获取对应功能的仿真模型。由于工程模块中包含模板文件，这样，用户在编辑仿真模型时，只需要在工程模块中调用对应的模板文件，并根据自身需求通过工程模块中的模型接口向调用的模板文件中添加特定的功能代码来获取对应功能的仿真模型即可，大大减少了用户编写代码创建仿真模型的时间，缩短了系统的开发周期。

另外，所述下位机之间交互的数据采用相同的数据结构体。这样，便于下位机之间进行数据交互，省去了进行数据转换的时间。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的多模型实时仿真系统结构示意图；

图2是根据本发明第二实施方式的多模型实时仿真系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种多模型实时仿真系统，具体如图1所示，包含：上位机与若干个下位机。

其中，上位机与各下位机通信连接，具体地，上位机可以通过以下任意一种通信协议与下位机进行通信：FTP(文件传输协议)、TCP(传输控制协议)、CAN(控制器局域网络)协议、串口通信协议；各下位机之间通信连接，具体地，各个下位机之间可以通过TCP/IP(传输控制协议/因特网)协议进行通信，而且，各个下位机之间交互的数据采用相同的数据结构体，这样，便于下位机之间进行数据交互，省去了进行数据转换的时间。

上位机可以创建至少两个仿真模型，并为每个下位机分配至少一个仿真模型；其中，仿真模型的数目大于或者等于下位机的数目；下位机配置的操作系统与接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同。在本实施方式中，仿真模型的数目等于下位机的数目，即下位机与仿真模型一一对应，每一个下位机仅接收一个仿真模型，并对接收的仿真模型进行仿真。

具体地说，上位机上配置有软件开发平台、插件形式的IDE(集成开发环境)，该IDE嵌入在软件开发平台中；IDE可以用于编辑、配置、编译仿真模型，并将编译后的仿真模型分配至对应的下位机。其中，软件开发平台可以为VisualStudio或者嵌入C/C++DevelopmentToolkit(简称“CDT”)的Eclipse。优选地，在本实施方式中，软件开发平台采用嵌入CDT的Eclipse，使用简便，用户体验佳。

其中，IDE包含创建模块、编辑模块、配置模块、编译模块与分配模块。创建模块，用于创建工程模块。在实际应用时，就是在IDE中创建一个工程。编辑模块，用于在工程模块中编辑功能代码来获取预设功能的仿真模型；由于工程中可以包含多个仿真模型，所以，在一个工程模块中，可以创建多个仿真模型。配置模块用于输入创建的仿真模型的配置信息，配置信息中携带与仿真模型对应的下位机的操作系统信息，当仿真模型的配置信息配置完毕时，其运行该仿真模型的下位机也随之而定。编译模块用于将携带配置信息的各仿真模型分别编译为可以在对应的下位机上运行的可执行文件；分配模块用于将各可执行文件分配至对应的下位机。

进一步地，IDE还用于配置下位机的仿真步长、数据流向以及交互参数。各所述下位机根据所述仿真步长进行仿真，并根据数据流向、交互参数进行数据交互。具体而言，配置信息还携带仿真步长、数据流向、交互配置等参数，用于控制下位机的仿真过程。

下面以仿真原型为飞机进行举例说明。例如，飞机包含：燃油监控系统、操控系统、航电系统和动力监控系统，在飞机上，燃油监控系统、操控系统、航电系统和动力监控系统运行平台的操作系统是Windows操作系统、Linux操作系统、Windows操作系统、Unix类操作系统，这样，本实施方式中的仿真系统可以提供4个下位机(下位机1、下位机2、下位机3、下位机4)，下位机1、下位机2、下位机3、下位机4配置的操作系统分别为Windows操作系统、Linux操作系统、Windows操作系统、Unix类操作系统，上位机可以将燃油监控系统、操控系统、航电系统和动力监控系统的仿真模型分别分配给下位机1、下位机2、下位机3、下位机4。

各个下位机用于在上位机控制下根据接收的仿真模型进行同步实时仿真，并将仿真数据实时发送至上位机。具体地讲，各下位机根据仿真步长进行仿真，每执行一个仿真步长，各个下位机之间均会根据预设的数据流向将数据按照指定的数据结构体输出至指定的下位机，以完成协同仿真。同时，各个下位机还实时地将仿真数据输出至上位机。

需要说明的是，不同下位机上的仿真模型同步是以一个主仿真模型为基准(运行主仿真模型的下位机的时钟板卡提供系统的时钟源)，具体地，可以以仿真步长最小的仿真模型为主仿真模型，其他仿真模型的仿真步长为主仿真模型的仿真步长的整数倍，比如，仿真模型1的步长为1毫秒，仿真模型2的步长为2毫秒，那么就选择仿真模型1为主仿真模型；这样，可以方便地获知各个仿真模型的每个仿真步长的仿真数据。在本实施方式中，可以通过千兆以太网总线传递同步信号来通知其它仿真模型以此完成同步。

上位机还用于对接收的仿真数据进行调试仿真模型、存储仿真数据、监控仿真数据、分析仿真数据等管理。具体地说，上位机包含存储模块、监控模块与分析模块；存储模块，用于存储接收的仿真数据；监控模块，用于对接收的仿真数据进行监控，比如可以；分析模块，用于对接收的仿真数据进行分析。

需要说明的是，本实施方式中，以下位机的操作系统分别可以为Windows操作系统、Linux操作系统、Unix类操作系统为例进行了说明，在实际应用中，不局限于上述列举的操作系统，还可以采用QNX((QuickUNIX))、VxWorks(VxWorks是美国WindRiverSystem公司(以下简称风河公司，即WRS公司)推出的一个实时操作系统)。

与现有技术相比，是在上位机上建立多个仿真模型，并将各个仿真模型分配给对应的下位机进行仿真，其中，各个下位机配置的操作系统与接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同，这样，下位机运行接收的仿真模型可以对仿真原型进行真实的仿真；而且，各个下位机之间通信连接，可以在上位机的控制下进行同步仿真；各下位机将仿真数据实时输出至上位机，上位机可以对接收的仿真数据进行管理，突破了在单操作系统平台进行仿真的限制。综上所述，本发明实施方式既突破了在单操作系统平台进行仿真的限制，又可以对多个仿真模型同时进行逼真的仿真。

本发明的第二实施方式涉及一种多模型实时仿真系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，仿真模型的数目等于下位机的数目，下位机的操作系统可以各不相同。而在本发明第二实施方式中，仿真模型的数目大于下位机的数目，在一个下位机上可以同时对多个仿真模型进行仿真，同一下位机上接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同，丰富了本发明实施方式。

同样以仿真原型为飞机进行举例说明。

本实施方式中的仿真系统，具体如图2所示，可以提供3个下位机(下位机1、下位机2、下位机3)，下位机1、下位机2、下位机3配置的操作系统分别为Windows操作系统、Linux操作系统、Unix类操作系统，上位机可以将燃油监控系统、航电系统的仿真模型分配给下位机1，将操控系统和动力监控系统的仿真模型分别下位机2、下位机3。下位机1在上位机的控制下对燃油监控系统、航电系统进行同步仿真，下位机1上的仿真模型是根据信号量的通知来达到同步的；下位机2、下位机3分别对操控系统和动力监控系统进行同步仿真。

本发明第三实施方式涉及一种多模型实时仿真系统。第三实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第三实施方式中，上位机中包含模板文件，用户在创建仿真模型时，只需要调用对应的模板文件，并根据自身需求向模板文件中添加少量的功能代码即可得到需要的功能模块，大大减少了用户编写代码创建仿真模型的时间，缩短了系统的开发周期。

具体地说，在本实施方式中，工程模块中包含模板文件；编辑模块还用于调用模板文件并通过工程模块中的模型接口向调用的模板文件中添加特定的功能代码来获取对应功能的仿真模型。这样，大大减少了用户编写代码创建仿真模型的时间，缩短了系统的开发周期。

本发明的第四实施方式涉及一种多模型实时仿真系统。第四实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，下位机配置的操作系统与接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同，可以对多个仿真模型同时进行逼真的仿真。而在本发明第四实施方式中，下位机配置的操作系统不同，这样，可以将同一仿真模型分别分配至各个下位机进行仿真，并利用上位机对仿真结果进行比对，迅速找出仿真的最佳操作系统。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多模型实时仿真系统，其特征在于，包含：上位机与若干个下位机；

所述上位机与所述下位机通信连接，所述下位机之间通信连接；

所述上位机，用于创建至少两个仿真模型，并为每个下位机分配至少一个仿真模型；其中，所述仿真模型的数目大于或者等于所述下位机的数目；

所述下位机，用于在所述上位机控制下根据接收的仿真模型进行同步实时仿真，并将仿真数据实时发送至所述上位机；

所述上位机，还用于对接收的仿真数据进行管理。

2.根据权利要求1所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述下位机配置的操作系统与接收的仿真模型对应的仿真原型运行的操作系统相同或者所述下位机配置的操作系统不同。

3.根据权利要求1所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述上位机上配置有软件开发平台、插件形式的集成开发环境IDE；

所述IDE嵌入在所述软件开发平台中；

所述IDE用于编辑、配置、编译所述仿真模型，并将编译后的仿真模型分配至对应的下位机。

4.根据权利要求3所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述IDE包含创建模块、编辑模块、配置模块、编译模块与分配模块；

所述创建模块，用于创建工程模块；

所述编辑模块，用于在所述工程模块中编辑功能代码来获取预设功能的仿真模型；

所述配置模块，用于输入所述仿真模型的配置信息；所述配置信息中携带与所述仿真模型对应的下位机的操作系统信息；

所述编译模块，用于将携带配置信息的各仿真模型分别编译为可执行文件；

所述分配模块，用于将各可执行文件分配至对应的下位机。

5.根据权利要求4所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述工程模块中包含模板文件；

所述编辑模块，还用于调用所述模板文件并通过所述工程模块中的模型接口向调用的模板文件中添加特定的功能代码来获取对应功能的仿真模型。

6.根据权利要求3所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述IDE还用于配置所述下位机的仿真步长、数据流向以及交互参数；

各所述下位机根据所述仿真步长进行仿真，并根据所述数据流向、所述交互参数进行数据交互。

7.根据权利要求1所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述上位机包含存储模块、监控模块与分析模块；

所述存储模块，用于存储接收的仿真数据；

所述监控模块，用于对接收的仿真数据进行监控；

所述分析模块，用于对接收的仿真数据进行分析。

8.根据权利要求3所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述软件开发平台为VisualStudio或者嵌入C/C++DevelopmentToolkit的Eclipse。

9.根据权利要求1所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述下位机之间交互的数据采用相同的数据结构体。

10.根据权利要求1所述的多模型实时仿真系统，其特征在于，所述上位机通过以下任意一种通信协议与所述下位机进行通信：

文件传输协议FTP、传输控制协议TCP、控制器局域网络CAN协议、串口通信协议。