CN110502795A - 外部仿真模型接入中间件 - Google Patents

Abstract

一种外部仿真模型接入中间件，包含数据传输接收模块、外部仿真模型ICD导入模块和主处理模块，数据传输接收模块用于提供不同的外部仿真模型与数据传输格式之间进行互换的接口；外部仿真模型ICD导入模块用于提供消息体与ICD格式互换的接口；主处理模块用于在外部仿真模型的数据接入时，先解析出消息的发送方ID、消息体，再解析消息体得到外部仿真模型的各个仿真数据并转换为ICD格式；依据仿真数据到受测系统产品数据的绑定转化规则完成仿真数据的转化并传送给受测系统。本发明将仿真软件与测试平台解耦并支持不同类型的仿真软件在同一测试平台上协同运行。

Description

外部仿真模型接入中间件

技术领域

本发明属于仿真测试技术领域，适应于各类复杂航电系统的试验、集成验证、系统仿真等场景。此外，针对涉及到仿真数据接入的其他领域，该服务组件同样适用。

背景技术

仿真测试，是一种通过模拟产品的真实使用环境，对产品的功能、性能等真实使用状态进行测试的手段。航电系统研发过程中，需要先进行数字化仿真测试、半实物仿真系统联试，才能进行实物联试与试飞。由于航电系统的复杂性以及任务目标、使用场景的多样性，需要开发、应用大量不同类型的外部系统仿真环境。在航电系统进行测试时，经常可以看到大量功能界面、操作方式、实现架构、接口定义迥异的仿真软件，但仿真软件相互之间很难兼容。在测试系统环境开发时，这些外部仿真软件通常占据很大比重的工作量与开发接入成本。如何对外部仿真软件进行有效地管理，在满足灵活、效率的前提下，将各类外部仿真软件方便、快速接入测试设备，建立起规范化的仿真软件的“资源库”，对已有的仿真软件成果进行有效利用，就成了一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决不同类型的仿真软件接入测试系统的问题，本发明的发明目的在于提供一种外部仿真模型接入中间件，实现外部仿真模型数据到受测产品数据的快速绑定与转化，简化了数据转化的开发进度和流程，满足各种各场景下航电系统的验证需求。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种外部仿真模型接入中间件，包含数据传输接收模块、外部仿真模型ICD导入模块和主处理模块；

数据传输接收模块用于提供不同的外部仿真模型与统一的数据传输格式之间进行互换的接口；其中，数据传输格式包含发送方ID、消息体；

外部仿真模型ICD导入模块用于提供消息体与ICD格式互换的接口；

主处理模块包含封装与解包模块、数据共享模块、仿真数据绑定模块和数据池模块，仿真数据绑定模块建立配对界面，完成外部仿真模型的仿真数据到受测系统产品数据的绑定转化规则；在外部仿真模型的数据接入时，封装与解包模块先利用数据传输接收模块解析出消息的发送方ID、消息体，再利用外部仿真模型ICD导入模块解析消息体得到外部仿真模型的各个仿真数据并转换为ICD格式；数据共享模块根据绑定转化规则将仿真数据送入受测系统和数据池模块；数据池模块完成仿真数据的积累，并根据需要送入受测系统。

在向外部仿真模型发送数据时，封装与解包模块先利用外部仿真模型ICD导入模块完成数据的封装组包，生成相应的消息体；封装与解包模块再利用数据传输接收模块对消息体完成再次封装，然后发送整个数据流到外部仿真模型。

优选地，数据传输接收模块中包含若干个组件，每个组件对应一种外部仿真模型与数据传输格式之间进行互换的接口。

优选地，外部仿真模型ICD导入模块中包含若干个组件，每个组件对应一种消息体与ICD格式互换的接口。

本发明的有益效果在于：

1)实现外部仿真模型数据接入：针对航电系统测试仿真需求，由数据传输接收模块、外部仿真模型ICD导入模块建立了一个“大而全”的航电测试系统外部仿真集合，根据外部仿真模型的分类和特点，制定统一的外部仿真模型接入方法、传输交互协议、数据传输格式。对于不同的外部仿真模型，需要自定义其适配的ICD文件，通过固定的格式输入到中间件。

2)实现仿真数据共享：主处理模块根据航电系统测试对外部仿真数据源实时性的要求不同，实现了不同的数据共享模型。

a)低实时性要求：由数据池模块构建“仿真数据池”数据驱动服务，驱动与受测产品的数据交互，实现仿真数据的“动态化”；

b)高实时性要求：由数据共享模块建立数据共享模型，采用共享内存的方式，优化仿真数据源的接入处理算法，制定统一的数据存储格式，满足测试验证的实时性要求。

3)实现仿真数据到受测产品数据的快速绑定：通过仿真数据绑定模块提供的图形化操作界面，实现外部仿真模型数据到受测产品数据的快速绑定与转化，简化了数据转化的开发进度和流程，满足各种各场景下航电系统的验证需求。

附图说明

图1为外部仿真模型接入中间件的功能示意图。

图2为外部仿真模型接入中间件的结构示意图。

图3为外部仿真模型接入中间件的软件层次示意图。

图4为数据传输格式示意图。

图5为消息体的示意图。

图6为外部仿真模型的数据接入外部仿真模型接入中间件的流程示意图。

图7为外部仿真模型接入中间件向外部仿真模型发送数据的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例所提供的外部仿真模型接入中间件作为测试软件的一部分，起着承接外部仿真模型和测试系统之间的纽带关系，如图1所示。

外部仿真模型接入中间件如图2所示，包含数据传输接收模块、外部仿真模型ICD导入模块和主处理模块。外部仿真模型接入中间件采用分层设计，分别为网络层、服务层以及应用层，如图3所示，网络层由数据传输接收模块实现，服务层由外部仿真模型ICD导入模块实现，应用层由主处理模块实现，每个层级之间相互解耦，单独封装构建组件，通过提供组件的功能接口，实现相同功能代码的复用。

一、数据传输接收模块

数据传输接收模块与外部仿真模型进行通讯，负责数据监听、接入、传输，将接入的外部仿真模型数据转换成统一的如图4所示的数据传输格式，将需要传输到外部仿真模块的数据打包成外部仿真模型所需的格式。数据传输接收模块支持各种不同传输协议(如UDP、TCP、DDS、HTTP等)，通过给每个外部仿真模型分配固定的端口号，识别外部仿真模型的类型。为了满足多个外部仿真模型同时接入，为每个外部仿真模型开启一个监控线程，实时监控网络状态。

数据传输接收模块由若干个组件，每个组件对应一种外部仿真模型与数据传输格式之间进行互换的接口，当外部仿真模型需要调整时，只需调整对应的组件就行，提到工作效率。

二、外部仿真模型ICD导入模块

外部仿真模型ICD导入模块定义了外部仿真模型统一接入的ICD(InterfaceControl Documentation接口控制文件)数据结构，并对消息体中每个消息块的特性进行了统一的定义，如下图5所示：

序号:当前消息块的序列号；

名称：当前消息块的名称；

长度：当前消息块所占的长度；

嵌套标志位：当前消息块是否嵌套其他ICD消息；

嵌套个数：如果当前消息块嵌套其他ICD，其他ICD消息的数量；

子序列名称：如果当前消息块嵌套其他ICD，其他ICD消息块的名称；

网络封包格式：网络数据包向PYTHON数据包的转换格式；

其他属性：备用。

外部仿真模型ICD导入模块根据外部仿真模型数据消息块定义格式以及接收到消息体，解析出外部仿真模型的每个有效数据。利用此外部仿真模型ICD导入模块实现外部仿真模型的简单、快速接入，完成不同外部仿真模型的数据有效融合。

三、主处理模块

主处理模块主要由以下组件组成：

a)封装与解包模块：先与数据接收传输模块进行对接，完成来自外部仿真模型数据包的解包，以获取外部仿真模型原始ICD数据的信息体(如图4中的消息体部分)；然后再外部仿真模型ICD导入模块对接，完成仿真数据的解析。同时完成测试系统到外部仿真模型原始数据的封包、仿真数据的输出；

b)仿真数据绑定模块：依据不同航电产品对仿真数据要求的差异性，建立图形化的仿真数据配对界面，完成外部仿真模型的仿真数据到受测系统产品数据的绑定转化规则，简化仿真数据的生成效率、可操作性；

c)数据池模块：建立测试系统数据仿真池，完成仿真数据的积累。在一些特殊场景下，通过外部仿真模型接入中间件提供的数据池以及通用访问接口，简单、快捷的建立航电测试系统仿真模型，直接与产品对话。

d)数据共享模块：对封装与解包模块解析完成后将数据分成两路处理，一路以共享内存的方式送给受测系统，满足实时性要求高的仿真系统集成测试验证，另一路写入数据池模块，完成仿真数据的积累。同时数据共享模块提供通用化接口，实现数据更新频率的灵活配置。

外部仿真模型接入中间件主要实现外部仿真模型的数据接入以及航电系统的数据输出，完成航电产品的设计验证工作。如图6所示，中间件接收外部仿真模型数据的工作流程如下：

1.外部仿真模型接入中间件启动后，数据传输接收模块循环监听各个端口是否有数据流；

2.一旦数据传输接收模块接收到外部仿真模型的数据流，完成数据包的校验后，封装与解包模块利用数据传输接收模块提供的接口解析出消息的发送方ID、消息体(如4所示)，连同端口号一起送往外部仿真模型ICD导入模块；

3.封装与解包模块再利用外部仿真模型ICD导入模块根据发送方ID、端口号，加载消息体对应的ICD通用数据格式，解析消息体得到外部仿真模型的各个仿真数据；

4.数据共享模块根据建立的根据测试系统对仿真数据源的实时性要求，外部仿真数据将按照如下方式进行处理：

a)写入数据池模块，完成仿真数据的积累；

b)根据用户配置，完成外部仿真模型数据到航电系统仿真数据的映射，并发送给测试系统，完成单次数据的仿真。

5.最后判断当前仿真是否结束，如果否，进行下一个轮回的数据监听、发送。

如图7所示，中间件发送数据工作流程主要如下：

1.中间件启动后，循环监听航电测试系统的发送状态；

2.如果有数据需要发送给外部仿真模型，封装与解包模块利用外部仿真模型ICD导入模块完成数据的封装组包，生成相应的消息体(如图4所示)；

3.封装与解包模块利用数据传输接收模块添加发送方ID、接收方ID、校验位等信息后完成再次封装，然后发送整个数据流到外部仿真模型，完成一次数据发送；

4.最后判断当前仿真是否结束，如果否，进行下一个轮回的数据监听、发送。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种外部仿真模型接入中间件，包含数据传输接收模块、外部仿真模型ICD导入模块和主处理模块，其特征在于：

数据传输接收模块用于提供不同的外部仿真模型与统一的数据传输格式之间进行互换的接口；其中，数据传输格式包含发送方ID、消息体；

外部仿真模型ICD导入模块用于提供消息体与ICD格式互换的接口；

主处理模块包含封装与解包模块、数据共享模块、仿真数据绑定模块和数据池模块，仿真数据绑定模块建立配对界面，完成外部仿真模型的仿真数据到受测系统产品数据的绑定转化规则；在外部仿真模型的数据接入时，封装与解包模块先利用数据传输接收模块解析出消息的发送方ID、消息体，再利用外部仿真模型ICD导入模块解析消息体得到外部仿真模型的各个仿真数据并转换为ICD格式；数据共享模块根据绑定转化规则将仿真数据送入受测系统和数据池模块；数据池模块完成仿真数据的积累，并根据需要送入受测系统。

2.根据权利要求1所述的一种外部仿真模型接入中间件，其特征在于在向外部仿真模型发送数据时，封装与解包模块先利用外部仿真模型ICD导入模块完成数据的封装组包，生成相应的消息体；封装与解包模块再利用数据传输接收模块对消息体完成再次封装，然后发送整个数据流到外部仿真模型。

3.根据权利要求1所述的一种外部仿真模型接入中间件，其特征在于数据传输接收模块中包含若干个组件，每个组件对应一种外部仿真模型与数据传输格式之间进行互换的接口。

4.根据权利要求1所述的一种外部仿真模型接入中间件，其特征在于外部仿真模型ICD导入模块中包含若干个组件，每个组件对应一种消息体与ICD格式互换的接口。