CN107515966A - 一种基于dds的雷达仿真系统分层构建方法 - Google Patents

Abstract

一种基于DDS的雷达仿真系统分层构建方法。本发明的目的在于为雷达系统的仿真提出一种基于DDS的分层构建方法。从系统建模和模型标准化设计的角度，采用顶层设计、逐层细分的方法，将雷达系统抽象表示成一种层次化多粒度体系框架，从上到下共分为五个层次，即：①应用层、②系统层、③实体模型层、④基础算法层、⑤支撑层。能快速解决雷达仿真的问题，可以按照系统要求接入需要验证的仿真模型，验证模型的预期效果，为真实的雷达系统的设计提高效率。雷达系统模型按照不同粒度和层次进行划分，仿真模型粒度越细，模型可重用性、灵活性和模块化等特性就越强，从而能够更好地支撑上层仿真应用系统的自由组态，满足不同仿真需求。在一定程度上建立标准化的仿真模型库。

Description

一种基于DDS的雷达仿真系统分层构建方法

技术领域

本发明涉及一种仿真系统构建方法，尤其涉及一种适用于基于DDS的雷达仿真系统的构建方法。

背景技术

雷达系统仿真技术是近半个世纪发展起来的一门综合性很强的新兴科技学科，是指利用系统模型做试验，通过仿真模型的建立与试验，对已存在或正在设计的系统本质特性进行分析研究的过程。通过系统仿真不仅可以在计算机上将雷达系统的动态工作过程整个重现出来，并可以对一定范围内不同的参数进行反复运行，寻找出保证系统最优的最佳参数。雷达系统仿真技术的普遍使用，极大地缩短了雷达系统研制周期，节省了系统的论证、设计和评价所需要的成本。因此，在保证了雷达系统的性能前提下，仿真技术已经成为分析设计、试验评估雷达系统各个方面性能的重要技术手段。

本方法引入软件工程设计的思想，如组件技术、软件复用技术和软件框架技术，把雷达仿真系统模块化、层次化。提出以基于DDS组件化软件框架为核心的雷达仿真系统的构建方法。拆分和归并以得到系统功能模块(即组件)，从而快速并行的搭建具有一定逻辑抽象度的雷达系统，这样降低了系统设计的复杂性，节省了开发时间。

发明内容

本发明的目的在于为雷达系统的仿真建立一个通用的仿真平台，能快速解决雷达仿真的问题，可以按照系统地要求接入需要验证的仿真模型，验证模型的预期效果，为真实的雷达系统的设计提高效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：雷达系统模型按照不同粒度和层次进行划分，仿真模型粒度越细，模型可重用性、灵活性和模块化等特性就越强，从而能够更好地支撑上层仿真应用系统的自由组态，满足不同仿真需求。在一定程度上建立标准化的仿真模型库。提出一种基于对象模型的雷达仿真建模框架。从系统建模和模型标准化设计的角度，采用顶层设计、逐层细分的方法，将雷达系统抽象表示成一种层次化多粒度体系框架，从上到下共分为五个层次，即：①应用层、②系统层、③实体模型层、④基础算法层、⑤支撑层。

模型的接口采用接口建模工具统一设计。在接口建模工具里，用户设计自己的模型的对外接口，包括输入数据接口、输出数据接口、触发事件、发出事件等。可以采用代码自动生成技术来实现。

本方法采用的架构以及系统组成的划分决定了开发系统地方法采用模型驱动开发的方式。模型通过代码来实现。可以用建模语言实现系统，开发人员将花费更少时间在实现阶段，在开发和设计阶段可以充分的考虑建模的模型设计，建模过程可以不断的迭代重复，模型驱动的效率就体现出来了。

本发明的有益效果：由于采用本发明所述的方法，结合框架技术的复用特性，该框架具有一定的通用性和开放性，可以解决雷达系统模型的通用性、易重用的问题。通过对雷达系统仿真方法的深入研究，进一步提高雷达系统仿真效率。

附图说明

附图1层次化、模块化的雷达系统框架图

附图2分布式仿真节点的部署图

附图3仿真实验基本流程图

具体实施方式

由于雷达仿真系统涉及多个模块，多个模块之间要进行频繁的数据交换，需要考虑不同模块之间传送数据的交互性，仿真系统模型复杂，仿真对象是一个变化的实体(模块可自由加入或退出仿真环境，可在仿真部署的时候配置)。本方法使用数据分发管理服务DDS体系架构，DDS底层仍基于以太网，本方法的系统架构具有一定的灵活性、兼容性和可重构性，能够满足雷达仿真系统交互性和一致性要求。各个模型采用规范的接口，在分层的开发模式下，分为系统支撑层、模型层、实体层和应用层。开发的人员在不同的层次，开发不同的模块。采用数据分发管理服务无需运行支撑框架，但时间管理也必须由各仿真节点完成，采用软件对时的方法解决时间问题。底层的支撑系统包括数据库等。需要纳入数据库管理的数据包括：各种模型、想定文件、实验数据等。

根据本方法构建的仿真系统的主要组成包括：

1)基础算法模型

基础算法库包括雷达系统需要的常用的通用的算法，算法的参数可以配置。主要算法包括：坐标系变换、α-β滤波器、卡尔曼滤波、最近邻算法、卡尔曼滤波和基本运动算法。

2)想定编辑设计

可以设置目标/辐射源的初始位置、工作参数、运动参数，根据某一仿真时间可推算目标的实时位置，同时将相关信息放到DDS供订阅，并接收各模块仿真节点发送的实体模型坐标和探测结果等态势信息进行显示。支持二、三维地理信息系统，支持分布式仿真环境展示战场态势。支持显示军标、图片等。支持仿真数据回放。想定文件是基于XML格式存储的。

3)数据分发。主要功能是仿真系统中不同仿真计算机之间数据的发送和接收，基于数据分发管理服务DDS体系架构，主要包括：系统操作控制信息、工作状态信息、数据信息(目标航迹和控制信息)。

4)雷达功能仿真。根据选择的算法模型组成的组件，参数可设置，根据态势设定的目标的运动参数，送出雷达探测的目标航迹，可以支持雷达的三维的威力范围显示，该组件相关算法可以由底层的基础算法组合而成。

5)评估分析。根据协同组网状态和探测结果，对探测的作战效能进行评估。协同组网作战效能指标主要包括：协同组网前后的探测能力、定位性能、跟踪性能等进行统计分析，为协同系统的数据处理算法优化提供依据。

6)仿真系统实验的流程。本方法开发的仿真系统可以在装备论证中起重要工作，为了得到论证需要的依据，可不断的重复仿真实验，具体的实验流程包括实验设计(包括态势设计、论证数据选择等)、部署控制实验，得到结果后分析结论，重新优化实验方案，不断迭代得到论证需要的理论依据。

Claims (2)

1.一种基于DDS的雷达仿真系统分层构建方法，主要特征在于：

(1)采用分层次的方法把雷达系统分成5个层次，从上到下共分为五个层次，即：①应用层、②系统层、③实体模型层、④基础算法层、⑤支撑层；

(2)采用模块化方法，把每个层次拆解成不同粒度的低耦合度的模型或组件的形式，可以便于通用；

(3)基于数据分发管理服务DDS组件化的雷达仿真系统，底层仍基于以太网，无需运行支撑框架；

(4)采用数据库管理各种数据，包括模型数据、想定数据、实验数据，便于数据分析和实验方案的评估。

2.一种根据权利要求1所述的基于DDS的雷达仿真系统分层构建方法，其特征在于：分层次、模块化和基于数据库管理数据，构建方法主要步骤：第一步：设计仿真需要的模型，主要使用建模接口工具自动生成代码，规范接口；第二步：设计各种实体组件包括，组件的算法选用、外观体征图片；第三步：设计仿真的试验方案，编辑想定态势，布局参加试验的各种实体模型；第四步：部署控制仿真方案，在局域网内部署各个模型，实现分布式仿真系统的运行控制；第五步：试验数据的评估和优化部署方案，分析试验数据，并完成方案优化。