CN110765592B - 一种仿真模型及其设计、信息更新方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真模型及其设计、信息更新方法、设备及存储介质，属于仿真与建模技术领域。包括：成员数据导入接口，用于导入采集到的对象的参数数据；成员数据导出接口，用于导出对象的参数数据；关注对象数据导入接口，用于导入采集到的对象关注的对象的参数数据；信号接收接口，用于对象接收通信命令；信号发送接口，用于对象发送通信命令给目标动态库；目标动态库调用仿真推演执行接口后，仿真推演执行接口用于实现仿真推演过程。针对现有技术中不同领域交流进度相对较慢的技术问题，本申请使建模人员无需了解仿真底层实现即可接入仿真推演，使建模人员在技术探讨、模型设计、功能维护中更加流畅。

Description

一种仿真模型及其设计、信息更新方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及仿真与建模技术领域，尤其涉及一种仿真模型及其设计、信息更新方法、设备及存储介质。

背景技术

仿真建模技术背景基于仿真应用，其主攻方向为解决跨领域建模研究人员通信研讨开销问题。由于仿真建模技术性较强，不同领域交流进度相对较慢，现有落地方案中为实现通信，还需建模人员学习仿真通信技术。模型设计是为仿真服务，仿真建模与场景的可拓展性是研究方向。传统的模型开发方法是采用HLA(High Level Architecture，高层体系结构)分布仿真技术，利用对象模型开发工具(Object Model Development Tool，OMDT)进行仿真模型的设计，仿真建模技术国际标准基本成熟，实际项目落地国内还没有主流方案，国外仿真公司技术方案高度保密。

中国发明专利申请，申请公布号：CN108280291A；申请公布日：2018年7月13日；公开了可重用仿真模型接口设计与对接方法、装置和计算机设备，但其内容停留在HLA理论层，与实际落地尚有一段进度。国内较大仿真应用公司为华如，其实施方案从技术上来看，模型研发继承CSimuModel，从一开始就绑定了开发平台框架，限制模型开发场景。传统的模型开发方法存在模型对接效率低、难以重用等缺点。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种仿真模型及其设计、信息更新方法、设备及存储介质。本申请深入解析仿真通信技术，使建模人员无需了解仿真底层实现即可接入仿真推演，将精力集中在仿真业务逻辑中。动态可视化界面，使建模人员在技术探讨、模型设计、功能维护中更加流畅。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种仿真模型，包括：成员数据导入接口，用于导入采集到的对象的参数数据；成员数据导出接口，用于导出对象的参数数据；关注对象数据导入接口，用于导入采集到的对象关注的对象的参数数据；信号发送接口，用于对象发送通信命令给目标动态库；信号接收接口，用于对象接收通信命令；成员数据导入接口、成员数据导出接口、关注对象数据导入接口、信号接收接口和信号发送接口，组成目标动态库；目标动态库调用仿真推演执行接口后，仿真推演执行接口用于实现仿真推演过程。

可选地，所述仿真模型的所有数据均保存在数据库中，所述目标动态库与仿真模型交互，以使数据库中缓存的数据，仿真模型均可识别。

可选地，还包括标准语言代码生成接口，用于生成与开发语言无关，包含仿真模型的成员数据、关注对象和信号的描述文件；还用于生成仿真模型开发人员掌握的开发语言。

可选地，所述信号发送接口采用回调函数，成员数据导入接口、成员数据导出接口、关注对象数据导入接口、信号接收接口和仿真推演执行接口均为目标动态库调用接口。

第二方面，本发明提供了一种仿真模型设计方法，根据以上所述的仿真模型，包括：根据模型结构采用数据类型定义属性，基于属性用于定义成员变量和关注对象；基于属性定义信号，基于信号定义信号通道，基于成员变量、关注对象和信号通道构建仿真模型；其中，所述模型结构包括成员变量、关注对象和信号通道。

可选地，所述的数据类型包括枚举、结构体和数组类型。

可选地，将数据类型、属性和信号汇总，以确保模型之间交互时所有参数数据及通信命令解析方法一致。

第三方面，本发明提供了一种仿真模型信息更新方法，包括：检查自身及关注对象的仿真模型的类型、属性和信号是否更新，若是，则自身仿真模型的对应内容进行更新。

第四方面，本发明提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个所述程序被一个或多个所述处理器执行时，使得一个或多个所述处理器执行如以上所述的方法。

第五方面，本发明提供了一种存储有计算机程序的存储介质，该程序被处理器执行时实现如以上任一项所述的方法。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明深入解析仿真通信技术，使建模人员无需了解仿真底层实现即可接入仿真推演，将精力集中在仿真业务逻辑中。动态可视化界面，使建模人员在技术探讨、模型设计、功能维护中更加流畅。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种仿真模型的结构示意图。

图2为本发明实施例2提供的一种仿真模型设计方法的流程图。

图3为本发明实施例2的仿真模型的结构示意图。

图4为本发明实施例2的仿真模型设计方式结构示意图。

图5为本发明实施例3提供的一种仿真模型信息更新方法的流程图。

图6为本发明实施例4仿真场景的结构示意图。

图7为图6的一优选实施例提供的仿真场景的结构示意图。

图8为图6的另一优选实施例提供的仿真场景的结构示意图。

图9为本发明数据更新方式的流程图。

图10为本发明的一种设备结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

一种仿真模型，如图1所示，包括：

成员数据导入接口，用于导入采集到的对象的参数数据；成员数据导出接口，用于导出对象的参数数据；关注对象数据导入接口，用于导入采集到的仿真模型的关注对象的参数数据；信号发送接口，用于对象发送通信命令给目标动态库；信号接收接口，用于对象接收通信命令；成员数据导入接口、成员数据导出接口、关注对象数据导入接口、信号接收接口和信号发送接口，组成目标动态库；目标动态库调用仿真推演执行接口后，仿真推演执行接口用于实现仿真推演过程。

所述仿真模型的所有数据均保存在数据库中，所述目标动态库与仿真模型交互，以使数据库中缓存的数据，仿真模型均可识别。

所述目标动态库调用仿真推演执行接口后，用于实现仿真推演过程；进一步为：目标动态库定期调用仿真推演执行接口后，用于定期实现仿真推演过程。比如，引擎(目标动态库)每秒钟调用仿真推演执行接口以实现仿真推演过程。

所述信号发送接口采用回调函数，成员数据导入接口、成员数据导出接口、关注对象数据导入接口、信号接收接口和仿真推演执行接口均为目标动态库调用接口。还包括标准语言代码生成接口，用于生成与开发语言无关，包含仿真模型的成员数据、关注对象和信号的描述文件；还用于生成仿真模型开发人员掌握的开发语言。

还包括可视化界面，可视化界面包括属性、订购对象和通信接口；对于仿真模型研发人员需要掌握的是面向对象的思想与编码能力，为了实现仿真，仿真模型研发人员需要在意的是自己的成员变量、关注对象、信号。类型定义好之后，其他代码由标准语言代码生成接口生成。

对应为传感器模型研发人员，或不同领域建模仿真人员交互，不需要了解仿真通信，通过可视化界面进行交互，只需要关注仿真推演本身，将精力集中在仿真业务逻辑中。

本实施例的模型设计方法依据为面向对象的思想，因此仿真模型拥有成员变量、关注对象、信号通道等。假设将名字为：Tan的这个人看作一个对象，作为一个仿真模型，那么，身高、体重、体脂、血型、血糖等参数是对象(人Tan，或仿真模型)的成员变量，其取值记为成员数据；其中，成员数据导入接口，当被调用时，用于导入测量到的身高、体重、体脂、血型、血糖等参数的数据；成员数据导出接口，当被调用时，用于导出测量到的身高、体重、体脂、血型、血糖等参数的数据；关注对象是指比如手机、电脑、房子或其他人等需要Tan关注的对象。关注对象导入接口，当被调用时，用于导入关注对象的成员变量及其对应参数数据；比如Tan关注对象——电脑，Tan关注电脑的型号、价格、CPU选型和分辨率等成员变量；调用关注对象导入接口，用于导入电脑的上述参数数据。

信号接收接口，当被调用时，瞬时完成通信，如领导给Tan下达的指令。信号发送接口，用于Tan向仿真模型的目标动态库发送通信指令。

上述接口组成目标动态库，当被调用以后，可以执行上述接口被调用后的命令；仿真推演执行接口：释义为引擎(目标动态库)执行调用接口，仿真模型的用户可以定义仿真模型自身操作，比如引擎每分钟调用此接口以实现仿真推演过程。

信号发送接口，用于对象发送通信命令给目标动态库，步骤包括：

第一步、调用仿真模型的目标动态库；

第二步、成员变量参数提取，即提取成员数据导入接口导入的成员变量参数；关注对象数据导入接口导入的关注对象的成员变量参数数据；

第三步、引擎接收，即信号接收接口接收第二步中的参数数据。

仿真推演执行接口被调用后的步骤包括：

第一步，创建对象实例；

第二步，设置引擎指针；

第三步，按时间推进仿真模型的执行。

实施例2

如图2所示，一种仿真模型设计方法，根据以上所述的仿真模型，包括：

S101、根据模型结构采用数据类型定义属性，基于属性用于定义成员变量和关注对象；

S102、基于属性定义信号，基于信号定义信号通道，基于成员变量、关注对象和信号通道构建仿真模型。

其中，所述模型结构包括成员变量、关注对象和信号通道。所述的数据类型包括枚举、结构体和数组类型。将数据类型、属性和信号汇总，以确保模型之间交互时所有参数数据及通信命令解析方法一致。

仿真模型自动生成代码，研发人员前期与协作人员定义好交互协议，交互协议是指“信号通道”，即为模型依赖关系中的信号，包括信号名称与传递参数后，需要关注的是信号通道生成后自身响应，标准语言代码生成接口会自动生成，模型研发人员完成信号接收后响应逻辑，或者信号触发条件逻辑即可。仿真模型每一步长自身执行操作(每一个周期中的仿真模型执行)，而不需要研究引擎或运行平台相关内容。

从代码粒度上，仿真模型包括类型、属性、信号，如图3所示。模型制作做成相对独立且周期较长，建模工具将模型设计时需要的类型、属性、信号汇总，确保模型数据交互时所有参数及信号解析方法一致，出现问题时能快速定位。如图4所示,类型从底层开始构建，穷举基本数据类型，定义需要的枚举、结构体、数组类型。基于这些类型定义属性，在基于属性定义信号，最后构建模型。对于构建模型完成之后的信息，可以通过根据使用方式分为成员变量、关注对象、信号通道。

实施例3

一种仿真模型信息更新方法，如图5所示，包括：

检查自身及关注对象的仿真模型的类型、属性和信号是否更新，若是，则自身仿真模型的对应内容进行更新。

检查关注对象的仿真模型的类型、属性和信号是否更新，若是，并发送修改内容的消息给关注对象。

则根据模型结构进行相应提示，检查仿真模型的成员、关注对象和信号是否更新，若是，则数据不需要更新；数据更新是代码粒度上检查更新，从类型、属性、通信上排查，因为这些信息是通用的，更新之后需要告知其他引用对象。

仿真推演设计中，模型信息(模型信息可以从两个维度分，从功能分是成员变量、关注对象、信号通道，从代码粒度上分是信号、属性、类型)不可随意更改，但考虑到复杂场景中众多模型设计，信息修改几乎不可避免。越底层尤其是属性和类型的修改，对于模型构建影响致命，因为一个字母错误就会导致推演失败，且不易排查。类型为最底层依赖，因此影响最大，对模型研发人员进行相应提示。

用户界面到代码可直接生成，但仍保留中间生成协议文件，用于不同版本之间信息的比对。制定参考了HLA协议，但生成和解析仅支持内部使用。数据更新是代码粒度上检查更新，从类型、属性、信号上排查，因为这些信号是通用的，更新之后需要告知其他关注或引用对象。

关注对象、信号通道的增减与其他模型无关，除非修改了底层信号参数类型，不必进行数据更新。汇总是指数据库汇总，模型修改时需要在数据库中查询，同时本地有协议文件，两者对比查询修改内容。

协议文件格式为：

<根节点>

<对象描述/>

<信号描述/>

<属性描述/>

<类型描述>

<枚举类型描述/>

<结构体描述/>

<数组描述/>

</类型描述>

</根节点>

数据更新方式，如图9所示：

对于模型1

检测自身类型、关注对象及类型有无更新；无关注模型修改，无使用类型修改；请求修改类型，修改自身属性；修改成功。

对于模型2

检测自身类型、关注对象属性及类型有无更新；关注模型1属性修改，检测到使用类型修改；确认后本地信息修改至新版本。

对于模型3

检测自身类型、关注对象属性及类型有无更新；无关注模型修改，检测到使用类型修改；确认后本地信息修改至新版本。

实施例4

模型设计完成之后应讨论模型功能与实战场景。场景依托于大量模型交互，以简单仿真场景为例：指挥中心通过卫星平台向舰船发送返航信息。

该场景中没有涉及“成员变量”与“关注对象”，“信号通道“即为“通信指令”页面中的“返航指令”、“指令确认”等信息，接口对应为“信号接收接口”、“信号发送接口”。就基本通信而言，仅建立卫星平台、指挥平台、舰船平台即可，如图6所示。

指挥平台：

指挥中心-卫星通信，下发返航指令(发送)

指挥中心-卫星通信，返航指令确认(接受)

卫星平台：

指挥中心-卫星通信，下发返航指令(接受)

指挥中心-卫星通信，返航指令确认(发送)

舰船-卫星通信，下发返航指令(发送)

舰船-卫星通信，返航指令确认(接受)

舰船平台：

舰船-卫星通信，下发返航指令(接受)

舰船-卫星通信，返航指令确认(发送)

仍然以指控中心下发返航指令为例，细化建模精度，添加信号收发机，逻辑抽象如图7所示：建模工具将模型设计时需要的类型、属性、信号汇总，确保模型数据交互时所有参数及信号解析方法一致，出现问题时能快速定位。

如图8所示，以上述衍生场景为例，为实现信号发送机正常识别不同设备发送信号，并转发给正确设备，将每个设备标记ID等基本信息，信号发送机确定本身挂载ID，发送机接受到自身平台下发命令后，将指令发送给对应接收机。因此确立以下信息：

指挥中心

{

设备ID

下发命令

}

设备ID对应“成员变量”，用于向其他研发者申明，自身具备的属性参数，参数定义指定了类型与命名，防止不用模型人员类型或命名不一致导致解析失败。

下发命令对应“信号通道”，申明通信信息，方式为发送，由于多个模型要使用同一信号通道，这样汇总防止参数缺失或者字符不匹配导致通信失败，且出现问题时，可根据集合快速定位问题。

信号发送机

{

设备ID

挂载平台ID

关注平台信息

接收下发命令

转发命令

}

设备ID、挂在平台ID对应“成员变量”，用于向其他研发者申明，自身具备的属性参数，参数定义指定了类型与命名，防止不用模型人员类型或命名不一致导致解析失败。

关注平台信息具体释义为信号发送机，订购指挥平台的设备ID。由于指挥平台申明自己有设备ID，且描述了具体类型。在推演中信号发送机能随时获取所有指挥平台的平台ID。

下发命令

{

发送方ID

通信参数

转发ID

}

转发命令

{

发送方ID

命令类型

通信参数

转发ID

}

模型设计用于指定模型“成员变量”，“关注对象”，“信号通道”的格式，格式(类型)从底层开始构建，穷举基本数据类型，定义需要的枚举、结构体、数组类型。基于这些类型定义属性，在基于属性定义信号，最后构建模型。对于构建模型完成之后的信息，可以通过根据使用方式分为成员变量、关注对象、信号通道。

模型之下的信号、参数、类型是用于支撑模型开发的相关协同定义。相关协同定义是指构建模型时采用的信号、类型、属性、参数等基本定义，由于通信直接指定了信号与关注对象，排除了人工编码失误的问题。

用大量的设计完善格式定义，是因为这些信息巨大，一个字母的变更或定义冲突会直接导致整个仿真场景的推演失败。无论是让算法人员排查管理信息，还是新增人员都会消耗相当大的资源。本申请可提供可视化界面让算法人员之间能够直接沟通。

实施例5

一种计算机设备，所述计算机设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如以上所述的方法。

一种存储有计算机程序的存储介质，该程序被处理器执行时实现如以上实施例所述的方法。

图10为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。

如图10所示，作为另一方面，本申请还提供了一种计算机设备500，包括一个或多个中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM503中，还存储有设备500操作所需的各种程序和数据。CPU501、ROM502以及RAM503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。

特别地，根据本申请公开的实施例，上述任一实施例描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述任一实施例描述的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。

作为又一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种仿真模型，其特征在于，包括：

成员数据导入接口，用于导入采集到的对象的参数数据；

成员数据导出接口，用于导出对象的参数数据；

关注对象数据导入接口，用于导入采集到的对象关注的对象的参数数据；

信号发送接口，用于对象发送通信命令给目标动态库；

信号接收接口，用于对象接收通信命令；

成员数据导入接口、成员数据导出接口、关注对象数据导入接口、信号接收接口和信号发送接口，组成目标动态库；

目标动态库调用仿真推演执行接口后，仿真推演执行接口用于实现仿真推演过程；所述仿真模型还包括标准语言代码生成接口，用于生成与开发语言无关，包含仿真模型的成员数据、关注对象和信号的描述文件；还用于生成仿真模型开发人员掌握的开发语言；

所述信号发送接口采用回调函数，成员数据导入接口、成员数据导出接口、关注对象数据导入接口、信号接收接口和仿真推演执行接口均为目标动态库调用接口。

2.根据权利要求1所述的仿真模型，其特征在于，所述仿真模型的所有数据均保存在数据库中，所述目标动态库与仿真模型交互，以使数据库中缓存的数据，仿真模型均可识别。

3.一种仿真模型设计方法，其特征在于，根据权利要求1所述的仿真模型，包括：

根据模型结构采用数据类型定义属性，基于属性用于定义成员变量和关注对象；基于属性定义信号，基于信号定义信号通道，基于成员变量、关注对象和信号通道构建仿真模型；其中，

所述模型结构包括成员变量、关注对象和信号通道。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的数据类型包括枚举、结构体和数组类型。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将数据类型、属性和信号汇总，以确保模型之间交互时所有参数数据及通信命令解析方法一致。

6.一种仿真模型信息更新方法，其特征在于，根据权利要求1所述的仿真模型，包括：

检查自身及关注对象的仿真模型的类型、属性和信号是否更新，若是，则自身仿真模型的对应内容进行更新。

7.一种计算机设备，所述计算机设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个所述程序被一个或多个所述处理器执行时，使得一个或多个所述处理器执行权利要求3-6任一项所述的方法。

8.一种存储有计算机程序的存储介质，该程序被处理器执行时实现权利要求3-6任一项所述的方法。