CN111444618B - 一种基于变量字典的仿真方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于变量字典的仿真方法及装置，方法包括：获取目标电子系统的变量字典，变量字典包括目标电子系统中每个分系统对应的变量；依据变量字典生成变量通信库；在各个分系统分别基于变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用变量通信库实现对各个数学模型之间基于变量交互的联合仿真；在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据该关联关系生成ICD通信库；在ICD联合仿真阶段只需调用ICD通信库就可以实现对各个数学模型的ICD联合仿真，实现了对基于变量交互的联合仿真阶段验证通过的数学模型的复用，不需要再对数学模型进行修改，提高了仿真的效率。

Description

一种基于变量字典的仿真方法及装置

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，更具体的，涉及一种基于变量字典的仿真方法及装置。

背景技术

在大型电子系统，如飞机电子系统的研发过程中，一般先由各个分系统独立进行数学建模，数学建模完成之后进入基于变量交互的联合仿真阶段。在基于变量交互的联合仿真阶段，各个分系统根据其他分系统的数学模型的输入变量和输出变量对各自的数学模型进行适应性修改，所有分系统对数学模型的适应性修改完成之后，所有分系统进行联合仿真。由于实际上电子系统的各个分系统之间是基于ICD(Interface Contro Document，接口控制文档)进行数据交互的，因此，在基于变量交互的联合仿真结束之后，还需要将各个分系统的数学模型的输入变量和输出变量全部修改为ICD数据，进入ICD仿真验证阶段。

由于不同专业中同一个物理变量的名称可能不统一，因此存在各个分系统对同一变量的命名不统一的现象，不能仅从命名上核对分系统的数学模型间输入变量和输出变量之间的对应关系，导致在基于变量交互的联合仿真前需要大量的时间核对变量名称之间的对应关系。并且在ICD仿真验证阶段，还需要根据ICD对模型进行适应性修改，修改后需要花费的大量的时间调试原来已经正常的模型，仿真效率十分低下。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于变量字典的仿真方法及装置，以提高仿真效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种基于变量字典的仿真方法，包括：

获取目标电子系统的变量字典，所述变量字典包括所述目标电子系统中每个分系统对应的变量；

依据所述变量字典，生成变量通信库；

在所述目标电子系统中的各个分系统分别基于所述变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真；

在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库；

调用所述ICD通信库对各个所述数学模型执行ICD联合仿真。

可选的，所述依据所述变量字典，生成变量通信库，包括：

分别为所述变量字典中的每个变量分配对应的识别符；

在变量区域共享内存中，分别将所述变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成所述变量通信库。

可选的，所述建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库，包括：

建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系；

依据所述关联关系，分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，生成所述ICD通信库。

可选的，所述建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系，包括：

在可视化图形界面中，显示所述变量字典的变量信息和ICD树状图；

在接收到拖动指令的情况下，通过将变量拖动到所述ICD树状图中相应的域上，建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

可选的，所述调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真，包括：

在调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真的过程中，监测所述变量通信库中每个变量的实时值；

在监测到变量的实时值不在所述变量通信库中相应的变量期望值范围内时，确定该变量的实时值异常；

在所述变量通信库中查找该变量所对应的分系统，实现对异常的定位。

一种基于变量字典的仿真装置，包括：

变量字典获取单元，用于获取目标电子系统的变量字典，所述变量字典包括所述目标电子系统中每个分系统对应的变量；

变量通信库生成单元，用于依据所述变量字典，生成变量通信库；

第一仿真执行单元，用于在所述目标电子系统中的各个分系统分别基于所述变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真；

ICD通信库生成单元，用于在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库；

第二仿真执行单元，用于调用所述ICD通信库对各个所述数学模型执行ICD联合仿真。

可选的，所述变量通信库生成单元，具体用于：

分别为所述变量字典中的每个变量分配对应的识别符；

在变量区域共享内存中，分别将所述变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成所述变量通信库。

可选的，所述ICD通信库生成单元包括：

关联关系建立子单元，用于建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系；

ICD通信库生成子单元，用于依据所述关联关系，分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，生成所述ICD通信库。

可选的，所述关联关系建立子单元，具体用于：

在可视化图形界面中，显示所述变量字典的变量信息和ICD树状图；

在接收到拖动指令的情况下，通过将变量拖动到所述ICD树状图中相应的域上，建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

可选的，所述第一仿真执行单元，具体用于：

在调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真的过程中，监测所述变量通信库中每个变量的实时值；

在监测到变量的实时值不在所述变量通信库中相应的变量期望值范围内时，确定该变量的实时值异常；

在所述变量通信库中查找该变量所对应的分系统，实现对异常的定位。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明公开的一种基于变量字典的仿真方法，根据电子系统的变量字典生成变量通信库，各个分系统基于该变量通信库构建各自的数学模型，保证各个数学模型对同一变量的命名一致，在基于变量交互的联合仿真前不需要花费大量时间核对不同数学模型中变量名称之间的对应关系；并且通过建立变量通信库中变量与ICD之间的关联关系生成ICD通信库，在ICD联合仿真阶段只需调用ICD通信库就可以实现对各个数学模型的ICD联合仿真，从而实现了对基于变量交互的联合仿真阶段验证通过的数学模型的复用，不需要再对数学模型进行修改，提高了对电子系统仿真的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种基于变量字典的仿真方法的流程示意图；

图2为本发明实施例公开的一种变量通信库的生成方法的流程示意图；

图3为本发明实施例公开的一种仿真系统架构图；

图4为本发明实施例公开的一种ICD通信库的生成方法的流程示意图；

图5为本发明实施例公开的一种基于变量交互的联合仿真阶段的异常定位方法的流程示意图；

图6为本发明实施例公开的一种基于变量字典的仿真装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种基于变量字典的仿真方法，预先将待仿真的目标电子系统中所有分系统之间交互的变量设计成变量字典，基于变量字典自动生成变量通信库，在各个分系统分别基于该变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，通过调用变量通信库实现对各个数学模型之间基于变量交互的联合仿真，再通过构建变量与ICD的关联关系，生成ICD通信库，在ICD联合仿真阶段只需调用ICD通信库就可以实现对各个数学模型的ICD联合仿真，从而实现了对基于变量交互的联合仿真阶段验证通过的数学模型的复用，不需要再对数学模型进行修改，提高了仿真的效率。

具体的，请参阅图1，本实施例公开的一种基于变量字典的仿真方法包括如下步骤：

S101：获取目标电子系统的变量字典，变量字典包括目标电子系统中每个分系统对应的变量。

该变量字典为预先设计的，变量字典包括目标电子系统中每个分系统对应的变量，在分系统包括一个或一个以上设备，并且所有分系统设备之间基于变量进行交互的情况下，以全路径(分系统-设备-变量)作为变量字典的检索关键词。

变量的内容包括变量的名称、定义、类型、单位、范围等参数信息。

其中，通过文字描述变量的定义。

变量的类型可以为长度、速度、角度、加速度、角加速度、力、压强、时间、电流、电压等等。

为了满足电子系统设计的可迭代，变量字典中的变量可以动态进行增加、删除和修改，但是，对变量字典的修改需要保证检索关键词的唯一性。

S102：依据变量字典，生成变量通信库；

为了便于目标电子系统中各个分系统基于变量字典完成对各自数学模型的构建和验证，需要依据变量字典生成变量通信库。

具体的，请参阅图2，变量通信库的生成方法如下：

S201：分别为变量字典中的每个变量分配对应的识别符。

为了便于为变量字典中的每个变量分配对应的识别符，可以先对变量字典中的变量进行排序，具体可以按变量首字母的顺序进行排序，也可以按变量对应的分系统进行排序，在此不做具体限定。

S202：在变量区域共享内存中，分别将变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成变量通信库。

为了便于各个分系统调用变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证，在变量区域共享内存中依据变量字典生成变量通信库。

具体的，首先分别依据变量字典中每个变量的特征生成共享内存交互模块simulink的s-function的c文件，然后编写与s-function的c文件相对应的s-function的库，实现将变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成变量通信库，其中，识别符对相应的共享内存交互模块起到识别作用，也对该共享内存交互模块中的变量起到识别作用。

变量通信库生成后，各个分系统可以通过访问变量区域共享内存，将变量通信库导入相应的建模环境，完成对各自的数学模型的构建和验证。

S103：在目标电子系统中的各个分系统分别基于变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用变量通信库实现各个数学模型之间基于变量交互的联合仿真。

由于各个分系统基于变量通信库构建各自的数学模型，保证各个数学模型对同一变量的命名一致，在各个分系统完成对各自的数学模型的验证的情况下，在基于变量交互的联合仿真前不需要花费大量时间核对不同数学模型中变量名称之间的对应关系，可以直接实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真。

在基于变量交互的联合仿真阶段，各个分系统的数学模型通过变量通信库进行数据交互。以飞机电子系统为例，如图3所示，航电分系统对应的航电系统模型中的导航设备会将自己测量出来的经纬度数据(Avonics-Nav-longitude)输出，机电分系统对应的机电系统模型会接收此经纬度数据进行机电分系统的仿真验证。同时机电分系统对应的机电系统模型中燃油传感器会将燃油油量(Electromechanical-Fuel-oil)输出，航电分系统对应的航电系统模型会接收此燃油油量数据进行航电分系统的仿真验证。

S104：在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据该关联关系生成ICD通信库。

基于变量交互的联合仿真通过的情况下，对完成验证的数学模型进行配置管理，进入ICD联合仿真阶段，配置管理的方法与现有技术相同，在此不再赘述。

在ICD联合仿真阶段，通过建立变量字典中变量与ICD之间的关联关系，生成ICD通信库，具体的，请参阅图4，生成ICD通信库的方法如下：

S401：建立变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

其中，建立变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系的一种可选的实施方法包括：首先，在可视化图形界面中，显示变量字典的变量信息和ICD树状图，其中ICD树状图表示每个分系统对应的ICD中域的树状结构，然后，在接收到拖动指令的情况下，通过将变量拖动到ICD树状图中相应的域上，建立变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

同样，在其他实施例中，也可以在数据库或配置文件中，建立变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。但发明人在实现本发明的过程中发现：在图形化界面中通过将变量拖动到ICD树状图中相应的域上建立关联关系的方法，操作更加直观、便捷，用户可以直观的对已建立的关联关系进行检查，及时修正错误，使最终建立的关联关系更准确。

S402：依据关联关系，分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，生成ICD通信库。

ICD通信库存储在ICD区域共享内存中，通过依据关联关系分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，比如将变量A打包到ICD1中的域1，则生成的ICD通信库则读取变量区域共享内存变量A中的值，放入的ICD区域共享内存ICD1的域1中。

S105：调用ICD通信库对各个数学模型执行ICD联合仿真。

通过构建变量与ICD的关联关系，生成ICD通信库，在ICD联合仿真阶段只需调用ICD通信库就可以实现对各个数学模型的ICD联合仿真，从而实现了对基于变量交互的联合仿真阶段验证通过的数学模型的复用，不需要再对数学模型进行修改，提高了仿真的效率。

发明人通过研究还发现：现有技术中由于变量名称的对应关系复杂，在联合仿真验证阶段一旦出现问题，需要大量的时间排查是哪个模型的问题，以及错误的原因，严重影响仿真效率。

为了解决这一技术问题，本发明在基于变量交互的联合仿真阶段，通过监控变量通信库中各个变量的实时值，若监测到实时值异常，可以通过查询变量通信库实现对异常的定位。具体的，请参阅图5，本实施例公开的在基于变量交互的联合仿真阶段的异常定位方法如下：

S501：监测变量通信库中每个变量的实时值。

S502：在监测到变量的实时值不在变量通信库中相应的变量期望值范围内时，确定该变量的实时值异常。

S503：在变量通信库中查找该变量所对应的分系统，实现对异常的定位。

具体的，以变量作为查找对象，在变量通信库中进行查找，可以查找到该变量所对应的分系统，即确定发生异常的分系统，便于对异常进行快速定位和故障分析。

基于上述实施例公开的一种基于变量字典的仿真方法，本实施例对应公开了一种基于变量字典的仿真装置，请参阅图6，该装置包括：

变量字典获取单元601，用于获取目标电子系统的变量字典，所述变量字典包括所述目标电子系统中每个分系统对应的变量；

变量通信库生成单元602，用于依据所述变量字典，生成变量通信库；

第一仿真执行单元603，用于在所述目标电子系统中的各个分系统分别基于所述变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真；

ICD通信库生成单元604，用于在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库；

第二仿真执行单元605，用于调用所述ICD通信库对各个所述数学模型执行ICD联合仿真。

可选的，所述变量通信库生成单元602，具体用于：

分别为所述变量字典中的每个变量分配对应的识别符；

在变量区域共享内存中，分别将所述变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成所述变量通信库。

可选的，所述ICD通信库生成单元604包括：

关联关系建立子单元，用于建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系；

ICD通信库生成子单元，用于依据所述关联关系，分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，生成所述ICD通信库。

可选的，所述关联关系建立子单元，具体用于：

在可视化图形界面中，显示所述变量字典的变量信息和ICD树状图；

在接收到拖动指令的情况下，通过将变量拖动到所述ICD树状图中相应的域上，建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

可选的，所述第一仿真执行单元603，具体用于：

在调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真的过程中，监测所述变量通信库中每个变量的实时值；

在监测到变量的实时值不在所述变量通信库中相应的变量期望值范围内时，确定该变量的实时值异常；

在所述变量通信库中查找该变量所对应的分系统，实现对异常的定位。

本实施例公开的一种基于变量字典的仿真装置，根据电子系统的变量字典生成变量通信库，各个分系统基于该变量通信库构建各自的数学模型，保证各个数学模型对同一变量的命名一致，在基于变量交互的联合仿真前不需要花费大量时间核对不同数学模型中变量名称之间的对应关系；并且通过建立变量通信库中变量与ICD之间的关联关系生成ICD通信库，在ICD联合仿真阶段只需调用ICD通信库就可以实现对各个数学模型的ICD联合仿真，从而实现了对基于变量交互的联合仿真阶段验证通过的数学模型的复用，不需要再对数学模型进行修改，提高了对电子系统仿真的效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于变量字典的仿真方法，其特征在于，包括：

获取目标电子系统的变量字典，所述变量字典包括所述目标电子系统中每个分系统对应的变量；

依据所述变量字典，生成变量通信库；

在所述目标电子系统中的各个分系统分别基于所述变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真；

在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库；

调用所述ICD通信库对各个所述数学模型执行ICD联合仿真；

其中，所述依据所述变量字典，生成变量通信库，包括：

分别为所述变量字典中的每个变量分配对应的识别符；

在变量区域共享内存中，分别将所述变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成所述变量通信库；

所述建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库，包括：

建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系；

依据所述关联关系，分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，生成所述ICD通信库。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系，包括：

在可视化图形界面中，显示所述变量字典的变量信息和ICD树状图；

在接收到拖动指令的情况下，通过将变量拖动到所述ICD树状图中相应的域上，建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真，包括：

在调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真的过程中，监测所述变量通信库中每个变量的实时值；

在监测到变量的实时值不在所述变量通信库中相应的变量期望值范围内时，确定该变量的实时值异常；

在所述变量通信库中查找该变量所对应的分系统，实现对异常的定位。

4.一种基于变量字典的仿真装置，其特征在于，包括：

变量字典获取单元，用于获取目标电子系统的变量字典，所述变量字典包括所述目标电子系统中每个分系统对应的变量；

变量通信库生成单元，用于依据所述变量字典，生成变量通信库；

第一仿真执行单元，用于在所述目标电子系统中的各个分系统分别基于所述变量通信库完成对各自的数学模型的构建和验证的情况下，调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真；

ICD通信库生成单元，用于在基于变量交互的联合仿真通过的情况下，建立所述变量字典中变量与ICD之间的关联关系，并依据所述关联关系生成ICD通信库；

第二仿真执行单元，用于调用所述ICD通信库对各个所述数学模型执行ICD联合仿真；

其中，所述变量通信库生成单元，具体用于：

分别为所述变量字典中的每个变量分配对应的识别符；

在变量区域共享内存中，分别将所述变量字典中的每个变量及其对应的识别符封装成共享内存交互模块，所有共享内存交互模块形成所述变量通信库；

所述ICD通信库生成单元包括：

关联关系建立子单元，用于建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系；

ICD通信库生成子单元，用于依据所述关联关系，分别将变量区域共享内存中的变量打包到ICD区域共享内存中相应的域中，生成所述ICD通信库。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述关联关系建立子单元，具体用于：

在可视化图形界面中，显示所述变量字典的变量信息和ICD树状图；

在接收到拖动指令的情况下，通过将变量拖动到所述ICD树状图中相应的域上，建立所述变量字典中变量与ICD中的域之间的关联关系。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一仿真执行单元，具体用于：

在调用所述变量通信库实现各个所述数学模型之间基于变量交互的联合仿真的过程中，监测所述变量通信库中每个变量的实时值；

在监测到变量的实时值不在所述变量通信库中相应的变量期望值范围内时，确定该变量的实时值异常；

在所述变量通信库中查找该变量所对应的分系统，实现对异常的定位。

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