CN109086044B - 一种基于组件的仿真模型开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于组件的仿真模型开发方法，为仿真模型开发用户提供了一种可视化的模型开发和配置工具，配置工具包括工具模型参数配置模块、模型交互关系配置模块、模型代码框架生成模块。所述模型参数配置模块为模型开发用户提供了一种可视化的模型参数配置界面，并生成模型配置文件；所示模型交互关系配置模块，负责提供可视化的子模型之间交互关系以及模型输入和输出信息的配置功能和界面，并生成模型交互关系配置文件；所属模型代码生成模块，负责生成模型的开发代码框架以及与模型界面的交互接口。

Description

一种基于组件的仿真模型开发方法

技术领域

本发明涉及一种基于组件的仿真模型开发方法。

背景技术

当前的仿真系统都是由多种仿真模型构成，不同的仿真模型采用不同的技术体制开发，在仿真模型开发过程中，大都是以被模拟对象的整体作为一个实体进行功能模拟和开发，而对于实体组成的不同功能部件难以实现独立模拟，导致在仿真系统集成过程中，降低了仿真模型功能可重用性。

目前，组件化仿真模型的开发主要以BOM(Basic Object Model)规范为主，它将被模拟实体对象拆分为不同的功能组件，基于BOM规范实现每一个功能组件，通过 RTI(RunTime Infrastructure)平台进行集成。

发明内容

在仿真系统开发过程中，需要根据不同需求开发新的仿真模型。目前，基于组件的开发方法可以通过集成已有的仿真模型形成新的仿真模型，实现模型的重用。但是，基于组件的开发方法有多种，本发明的第一目的是提供一种可视化的模型集成的规范要求，约束仿真模型的集成方式。

由于仿真模型的集成开发需要配置新的仿真模型参数、仿真模型的交互关系等内容，甚至需要开发新的仿真模型界面，因此，本发明的第二目的是提供一种可视化的模型集成开发工具，并最终为开发人员生成新的仿真模型的代码框架，以简化仿真模型开发人员的开发难度，提供系统的开发效率。

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于组件的仿真模型开发方法，包含以下步骤：

步骤1，构建可视化仿真模型开发向导工具，该工具提供仿真组件选择功能、仿真组件参数配置功能和仿真组件交互信息配置功能，最终生成包含上述功能的工程文件；

步骤2，完成仿真组件参数配置和仿真组件交互信息配置，定义仿真模型集成文件(该文件生成后，为开发人员提供模型的使用说明，相当于用户手册类似的目的。后续仿真系统开发人员可以使用该配置文件，配置该模型的参数，从而构建具体的仿真系统)。

步骤1中，所述仿真组件选择功能指提供可视化界面，使得模型开发人员能够通过可视化界面选择需要集成的仿真组件；

所述仿真组件参数配置功能指模型开发人员能够通过可视化界面对仿真组件的可配置参数进行选择；

所述仿真组件交互信息配置功能指模型开发人员能够配置仿真模型内不同的仿真组件之间的交互关系，并且模型开发人员能够配置仿真模型的输入和输出的交互信息；

最终生成包含上述功能的工程文件，该工程文件中包含了仿真组件需要实现的函数接口。

所述最终生成包含上述功能的工程文件，是指在指定目录下生成一个后缀名为dsw 的VC工程文件，步骤2中，所述仿真模型集成文件为XML格式，并与生成的VC工程文件保存在同一目录下。所述仿真模型集成文件将作为集成后的仿真模型的描述信息，提供仿真模型配置信息和交互信息的描述。

所述VC工程文件需要实现的函数接口包含信息分发接口、时钟设置接口、仿真组件初始化接口、仿真组件信息订阅接口和仿真组件信息公布接口；

其中，信息分发接口用于向特定的仿真组件或仿真模型发送特定的交互信息；

时钟设置接口用于获取当前的天文时间或仿真时间，并同步该仿真模型的时间；

仿真组件初始化接口，用于获取仿真模型运行时所需要的仿真配置参数实例化数值；

仿真组件信息订阅接口，用于向其它仿真模型或仿真组件公布可接收的信息名称；

仿真组件信息公布接口，用于向其它仿真模型或仿真组件公布能够输出的信息名称。

步骤2中，所述定义仿真模型集成文件包括4部分内容：定义仿真模型组成要素、定义仿真组件参数描述形式、定义仿真组件和仿真模型交互信息的描述形式、定义仿真模型代码框架中应当自动生成的模型接口内容。

步骤2中，所述仿真模型集成文件包含3类标签，分别为仿真模型组成要素标签、组件配置信息要素标签和仿真模型交互信息标签；

其中，仿真模型组成要素标签，用于描述仿真组件的基本信息，仿真组件的基本信息包括组件名称和组件类型，仿真模型开发人员在通过可视化界面完成仿真组件选择后，该标签内容由可视化仿真模型开发向导工具生成；

组件配置信息要素标签，用于描述仿真组件运行过程中需要使用的配置参数信息，仿真模型开发人员在通过可视化界面完成仿真组件的可配置参数选择后，该标签内容由可视化仿真模型开发向导工具生成；

仿真模型交互信息标签，用于描述仿真组件之间的交互关系，以及集成后的仿真模型的输入和输出信息内容，仿真模型开发人员在通过可视化界面完成仿真组件交互信息配置后，该标签内容由可视化仿真模型开发向导工具生成。

所述组件配置信息要素标签，包括一个或两个以上属性信息标签，用于定义仿真组件需要配置参数的基本属性，仿真组件需要配置参数的基本属性包括参数名称、参数类型、参数默认值、参数计量单位、参数最大值和参数最小值；属性信息标签嵌套在配置信息要素标签中，是一对一或者多对一的关系；每个仿真组件对应一个组件配置信息要素标签。

所述仿真模型交互信息标签包括组件交互信息标签和模型交互信息标签，其中组件交互信息标签定义了仿真组件的交互关系；模型交互信息标签定义了仿真模型的输入、输出信息；

仿真组件之间的交互关系通过组件交互信息标签定义，包括定义每条交互信息的基本属性，每条交互信息的基本属性包括交互信息名称、信息发送方和信息接收方，以上属性嵌套在仿真模型交互信息标签中，为一一对应关系；

模型交互信息标签定义了模型输入、输出的信息名称、传输通道属性和传输方向，模型交互信息标签嵌套在仿真模型交互信息标签中，为一一对应关系。

本发明包括一种基于组件的仿真模型集成文件和一套满足规范的基于组件的仿真模型开发工具。该工具包括模型参数配置模块、模型交互关系配置模块、模型代码框架生成模块。所述模型参数配置模块为模型开发用户提供了一种可视化的模型参数配置界面，并生成模型配置文件；所示模型交互关系配置模块，负责提供可视化的子模型之间交互关系以及模型输入和输出信息的配置功能和界面，并生成模型交互关系配置文件；所属模型代码生成模块，负责生成模型的开发代码框架以及与模型界面的交互接口。

在仿真系统开发过程中，仿真模型开发工具可以部署在任意的计算机上。

有益效果：基于本发明，为仿真模型开发人员提供了一种可视化、可配置的仿真模型开发模式。仿真模型开发人员能够通过仿真模型开发向导，按需选择可用的仿真组件，通过可视化界面对仿真组件按需配置，完成仿真模型开发过程，生成仿真模型，实现仿真组件的重用。同时，为开发人员生成相应的仿真模型代码框架，开发人员可以根据业务需求按需修改仿真模型功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明框架图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。假定需要配置某车载雷达仿真模型，该仿真包含3个仿真组件，雷达组件、情报组件、运动平台组件。

雷达组件功能是接收外部数据，模拟雷达探测过程；

情报处理组件功能是接收雷达探测数据，模拟雷达情报处理过程；

运动平台组件功能是模拟雷达车的运动轨迹；

仿真模型开发人员集成3个子模型时，需要配置3个子模型的配置信息、交互关系，并生成该雷达车仿真模型的代码框架。

如图1所示，本发明的主要方法步骤包括：1)仿真模型参数配置；2)仿真模型交互信息配置；3)仿真模型代码框架生成。

步骤1，本发明提供了仿真模型集成文件。该文件规定了仿真模型要素组成、仿真组件参数配置和仿真组件/模型交互信息配置过程中应该遵循的描述方式。该规范提供了一种层次、树状、可扩展的文本标签语言，其主要包含3类标签，包括：

(1)仿真模型组成要素标签

该标签用于描述被集成的仿真子模型的基本信息，仿真模型组成要素标签的数量与组成仿真模型中包含的仿真子模型数量相等，每一个仿真子模型对应一个仿真模型组成要素标签。为了避免标签重复命名，规定了仿真子模型要素采用“仿真子模型名称+版本号”，如Radarmodel_1.0；在雷达仿真模型中，包含了3个仿真组件，其仿真模型组成要素配置标签如下所示：

<雷达车仿真模型xmlns:xsi＝"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">

<仿真组件1组件名称＝"雷达组件",组件类型＝"DLL",组件版本＝'1.0'/>

<组件名称＝"雷达组件",组件类型＝"DLL",组件版本＝'1.0',组件版本＝'1.0'/>

<仿真组件1组件名称＝"运动平台",组件类型＝"DLL",组件版本＝'1.0'/>

</雷达车仿真模型>

(2)组件配置信息要素标签

该标签用于描述仿真组件需要初始化的配置参数信息。每个仿真组件可以对应包括一个或多个配置信息标签，配置信息标签的数量与该仿真组件可配置的参数数量相等。为了避免标签重复命名，规定仿真组件配置信息标签采用“仿真配置参数名”形式，如“坐标经度”。组件配置参数示例如下所示：

<雷达组件>

<坐标经度名称＝"坐标经度",数值类型＝"double",最大值＝'180',最小值＝'-180',默认值＝'90'/>

<坐标纬度名称＝"坐标纬度",数值类型＝"double",最大值＝'90',最小值＝'-90',默认值＝'0'/>

<频率名称＝"频率",数值类型＝"double",最大值＝”,最小值＝'1',默认值＝'1000'/>

<功率名称＝"功率",数值类型＝"double",最大值＝'180',最小值＝'0',默认值＝'90'/>

</雷达组件>

<情报处理组件>

<处理周期名称＝"处理周期",数值类型＝"int",最大值＝'10s',最小值＝'1s',默认值＝'5s'/>

</情报处理组件>

<运动平台组件>

<坐标经度名称＝"坐标经度",数值类型＝"double",最大值＝'180',最小值＝'-180',默认值＝'90'/>

<坐标纬度名称＝"坐标纬度",数值类型＝"double",最大值＝'90',最小值＝'-90',默认值＝'0'/>

<速度名称＝"速度",数值类型＝"double",最大值＝'30m/s',最小值＝'0m/s',默认值＝'15m/s'/>

</运动平台组件>

(3)交互信息配置标签

该标签用于描述仿真组件之间的交互关系，以及集成后的仿真模型的输入和输出信息内容。本步骤中使用的交互信息标签包括两部分内容：仿真组件之间的交互关系和集成后仿真模型的输入、输出信息。每个交互信息标签名称为该交互信息的类型名称，此名称在同一个文仿真模型内唯一，具体形式如下：

<交互信息>

<目标信息名称＝"目标信息",信息发送方＝'雷达组件',信息接收方＝'情报处理组件',信息类型＝'字符串',传输通道＝'激励网',传输方向＝'1'/>

<位置信息名称＝"位置信息",信息发送方＝'运动平台组件',信息接收方＝'雷达组件',信息类型＝'字符串',传输通道＝'激励网',传输方向＝'0'/>

</交互信息>

该示例中描述了一个名为“目标信息”交互信息，发送方为雷达组件，接收方为情报处理组件，传输通道为激励网，传输方向为1，代表该信息既为仿真组件之间的交互信息，同时也为仿真模型对外的输出信息；仿真模型开发人员通过仿真模型开发向导工具开发仿真模型，形成仿真模型描述文件，该文件遵循所述仿真模型描述规范，包含以下要素：

(1)仿真模型组成要素标签，用于描述被集成的仿真子模型的基本信息；

(2)配置信息要素标签，用于描述该集成的仿真模型需要配置的参数信息内容；

(3)交互信息标签，用于描述被集成的仿真子模型之间的交互关系，以及集成后的仿真模型的输入和输出信息内容；

仿真模型集成文件生成后，以XML形式存在，它为开发人员提供了该雷达模型的参数和交互信息说明，相当于用户手册类似的目的。仿真系统开发人员可以使用该集成文件，配置该模型的参数，从而构建具体的仿真系统。

步骤3，仿真模型代码框架生成。本步骤中，仿真模型开发人员可以通过仿真模型开发向导生成集成后的仿真模型的代码框架，该代码框架中包含了仿真模型必须实现的5类接口：信息分发接口、时钟设置接口、仿真组件初始化接口、仿真组件信息订阅接口和仿真组件信息公布接口。

这5类接口将通过添加函数的形式直接添加在仿真模型的开发源码中。具体接口定义如下所示：

仿真模型的开发人员只需要在5个接口函数中添加与仿真模型功能处理逻辑代码即可完成仿真模型的开发任务。

本发明提供了一种基于组件的仿真模型开发方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种基于组件的仿真模型开发方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，构建可视化仿真模型开发向导工具，该工具提供仿真组件选择功能、仿真组件参数配置功能和仿真组件交互信息配置功能，最终生成包含上述功能的工程文件；

步骤2，完成仿真组件参数配置和仿真组件交互信息配置，定义仿真模型集成文件；

步骤1中，所述仿真组件选择功能指提供可视化界面，使得模型开发人员能够通过可视化界面选择需要集成的仿真组件；

所述仿真组件参数配置功能指模型开发人员能够通过可视化界面对仿真组件的可配置参数进行选择；

所述仿真组件交互信息配置功能指模型开发人员能够配置仿真模型内不同的仿真组件之间的交互关系，并且模型开发人员能够配置仿真模型的输入和输出的交互信息；

最终生成包含上述功能的工程文件，该工程文件中包含了仿真组件需要实现的函数接口；

所述最终生成包含上述功能的工程文件，是指在指定目录下生成一个后缀名为dsw的VC工程文件；

步骤2中，所述仿真模型集成文件为XML格式，并与生成的VC工程文件保存在同一目录下；

所述VC工程文件需要实现的函数接口包含信息分发接口、时钟设置接口、仿真组件初始化接口、仿真组件信息订阅接口和仿真组件信息公布接口；

其中，信息分发接口用于向仿真组件或仿真模型发送交互信息；

时钟设置接口用于获取当前的天文时间或仿真时间，并同步该仿真模型的时间；

仿真组件初始化接口，用于获取仿真模型运行时所需要的仿真配置参数实例化数值；

仿真组件信息订阅接口，用于向其它仿真模型或仿真组件公布可接收的信息名称；

仿真组件信息公布接口，用于向其它仿真模型或仿真组件公布能够输出的信息名称。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述定义仿真模型集成文件包括4部分内容：定义仿真模型组成要素、定义仿真组件参数描述形式、定义仿真组件和仿真模型交互信息的描述形式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述仿真模型集成文件包含3类标签，分别为仿真模型组成要素标签、组件配置信息要素标签和仿真模型交互信息标签；

其中，仿真模型组成要素标签用于描述仿真组件的基本信息，仿真组件的基本信息包括组件名称和组件类型，仿真模型开发人员在通过可视化界面完成仿真组件选择后，该标签内容由可视化仿真模型开发向导工具生成；

组件配置信息要素标签，用于描述仿真组件运行过程中需要使用的配置参数信息，仿真模型开发人员在通过可视化界面完成仿真组件的可配置参数选择后，该标签内容由可视化仿真模型开发向导工具生成；

仿真模型交互信息标签，用于描述仿真组件之间的交互关系，以及集成后的仿真模型的输入和输出信息内容，仿真模型开发人员在通过可视化界面完成仿真组件交互信息配置后，该标签内容由可视化仿真模型开发向导工具生成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述组件配置信息要素标签，包括一个或两个以上属性信息标签，用于定义仿真组件需要配置参数的基本属性，仿真组件需要配置参数的基本属性包括参数名称、参数类型、参数默认值、参数计量单位、参数最大值和参数最小值；属性信息标签嵌套在配置信息要素标签中，是一对一或者多对一的关系；每个仿真组件对应一个组件配置信息要素标签。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述仿真模型交互信息标签包括组件交互信息标签和模型交互信息标签，其中组件交互信息标签定义了仿真组件的交互关系；模型交互信息标签定义了仿真模型的输入、输出信息；

仿真组件之间的交互关系通过组件交互信息标签定义，包括定义每条交互信息的基本属性，每条交互信息的基本属性包括交互信息名称、信息发送方和信息接收方，以上属性嵌套在仿真模型交互信息标签中，为一一对应关系；

模型交互信息标签定义了模型输入、输出的信息名称、传输通道属性和传输方向，模型交互信息标签嵌套在仿真模型交互信息标签中，为一一对应关系。

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