CN112052603A - 一种基于直升机的多机协同仿真架构及数据交互方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于计算机分布式仿真技术领域，公开了一种基于直升机的多机协同仿真架构。所述仿真架构适用于多系统、大数据量、实时性要求高的多机协同仿真环境，所述仿真架构包含多台联邦服务器，每台联邦服务器对应多个联邦成员；每个联邦成员对所有的联邦服务器具有订阅消息的功能；每台联邦服务器对连接到该联邦服务器的联邦成员具有发布消息的功能。为异型多机协同仿真系统提供网络通信支持并对仿真过程进行实时控制，提供一套通用的网络工具库，使得协同仿真各分系统的表述以及成员间的信息交互行为变得更加一致。

Description

一种基于直升机的多机协同仿真架构及数据交互方法
技术领域
本发明属于计算机分布式仿真技术领域，尤其涉及一种基于直升机的多机协同仿真架构及数据交互方法。
背景技术
仿真技术发展初期，主要用于单平台单功能的仿真，随着计算机和仿真技术的进一步发展，已从同领域内多个功能的单平台仿真发展到多平台分布式交互仿真，系统的规模越来越大，其复杂度和集成度的矛盾愈发突出，随着网络技术、分布交互技术、各种仿真支撑平台的大量应用与普及，各种不同领域的异构仿真实现跨领域、跨平台组网。
分布交互式仿真DIS是一种基于计算机网络的先进仿真技术，多用于军事领域，可以支持作战人员训练、战术演练和武器装备论证等。分布交互式仿真就应用角度可分为三种类型：平台级分布交互仿真、聚合级仿真协议ALSP和高级体系结构HLA。
平台级分布交互仿真主要用来连接武器装备训练仿真器，构成一个综合战场环境，用于多个训练仿真器间的联合训练。
聚合级仿真协议ALSP主要用于连接聚合仿真系统，使各仿真系统间能够进行互操作的软件协议，它被广泛用于支持美军来连接分析和训练系统。
HLA是在DIS和ALSP的基础上，发展起来的新的分布交互仿真体系结构，能更大规模的将构造仿真/虚拟仿真/实况仿真集成在一起的综合环境，是一个通用的建模仿真技术框架，主要关注仿真应用间的互操作性和重用性。
RTI是HLA接口规范的具体实现，是HLA的核心部件，其包含RTI1.3、RTI1516、RTI1516e标准接口实现的RTI库，著名的多平台飞行模拟器FlightGear底层采用的就是RTI。开源实现的RIT有很多，如CeRTI、PoRTIco等。
目前，仿真技术已发展到广域、大信息环境，开发面向未来的协同仿真技术，使各个领域、各种结构、各种类型的仿真应用真正实现互连、互通、互操作，已成为仿真技术深入发展所迫切需要解决的研究课题。
在某些典型应用场景下，大信息环境下开源RTI现有的独立联邦服务器无法满足大数据量交互的实时性要求。
发明内容
本发明的目的是：旨在对开源RTI联邦成员间消息发布订阅方式进行改进，为异型多机协同仿真系统提供网络通信支持并对仿真过程进行实时控制，提供一套通用的网络工具库，使得协同仿真各分系统的表述以及成员间的信息交互行为变得更加一致。系统提供仿真数据的实时更新、交互、控制，保证协同仿真演示的正常运转，达到协同仿真演示同步性要求。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
技术方案一：
一种基于直升机的多机协同仿真架构，所述仿真架构适用于多系统、大数据量、实时性要求高的多机协同仿真环境，所述仿真架构包含多台联邦服务器，每台联邦服务器对应多个联邦成员；
每个联邦成员对所有的联邦服务器具有订阅消息的功能；
每台联邦服务器对连接到该联邦服务器的联邦成员具有发布消息的功能。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
(1)所述每台联邦服务器分别提供发布模式、订阅模式、发布订阅模式。
(2)每个联邦成员通过发布模式，将数据发送到一个联邦服务器，所述一个联邦服务器为该联邦成员所在系统的联邦服务器；
每个联邦成员通过订阅模式，订阅多个联邦服务器的数据；所述多个联邦服务器中至少包含该联邦成员所在系统以外的联邦服务器；
每个联邦成员通过发布订阅模式，将数据发送到一个联邦服务器，并从多个联邦服务器订阅数据。
(3)对开源RTI中联邦成员间消息发布订阅方式新增发布订阅的模式：
添加Federator对消息的关注类型:
PublishSubscribeState::PublishOnly表示发布消息到一个联邦服务器
PublishSubscribeState::SubscribeOnly表示接收多个联邦服务器的消息
PublishSubscribeState::PublishSubscribe表示发布订阅多个联邦服务器消息
其中，Federator表示联邦成员。
(4)获取DataExchangeFederator实例()；
FederatorFactory::GetFederator(configPath,1,PublishSubscribeState::PublishOnly)；
其中，DataExchangeFederator表示联邦成员实例，configPath为配置文件的路径；1为配置文件中的联邦服务器的编号；PublishSubscribeState::PublishOnly为发布订阅的模式。
(5)清理Federators()；
FederatorFactory::clearFederators()；
其中，clearFederators()表示清理联邦成员。
技术方案二：
一种基于直升机的多机协同数据交互方法，所述方法包括：
当联邦成员给系统内的联邦服务器发布数据时，联邦成员通过发布模式，将所述联邦成员输出的数据缓存至该联邦服务器，完成系统内数据的发布。
本发明技术方案二的特点和进一步的改进为：
当联邦成员需要获取任意联邦服务器上的数据时，联邦成员通过订阅模式，获取所述任意联邦服务器上的数据。
本发明实施例提供的一种基于直升机的多机协同仿真架构中联邦服务器接口提供发布、订阅、发布订阅三种模式选择，能够适配应用程序对联邦消息的关注类型，通过减少不必要的消息订阅，来减少网络数据的分发，即减少了联邦服务器数据分发的压力，也进一步保证相关联邦消息的低延时。配置文件对服务器与节点配置的区分，方便用户通过配置文件连接不同的联邦消息服务。
附图说明
图1为现有多机协同仿真架构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于直升机的多机协同仿真架构示意图；
图3为现有多机协同仿真架构和本发明仿真架构的软件流程对比示意图。
具体实施方式
现有的联邦成员间消息发布订阅关系是每个成员都对该联邦服务器采用发布订阅模式，联邦服务器需要将消息送达至每一联邦成员，如图1所示。当网络中节点数量过多时，大部分节点存在无用消息的订阅，造成了网络带宽资源、服务器分发服务时间占用的情况，造成整体网络消息延时和带宽资源浪费的情况。
本发明实施例提供的一种基于直升机的多机协同仿真架构，如图2所示，所述仿真架构适用于多系统、大数据量、实时性要求高的多机协同仿真环境，所述仿真架构包含多台联邦服务器，每台联邦服务器对应多个联邦成员；
每个联邦成员对所有的联邦服务器具有订阅消息的功能；
每台联邦服务器对连接到该联邦服务器的联邦成员具有发布消息的功能。
进一步的：
(1)所述每台联邦服务器分别提供发布模式、订阅模式、发布订阅模式。
(2)每个联邦成员通过发布模式，将数据发送到一个联邦服务器，所述一个联邦服务器为该联邦成员所在系统的联邦服务器；
每个联邦成员通过订阅模式，订阅多个联邦服务器的数据；所述多个联邦服务器中至少包含该联邦成员所在系统以外的联邦服务器；
每个联邦成员通过发布订阅模式，将数据发送到一个联邦服务器，并从多个联邦服务器订阅数据。
(3)如图3所示，对开源RTI中联邦成员间消息发布订阅方式新增发布订阅的模式：
添加Federator对消息的关注类型:
PublishSubscribeState::PublishOnly表示发布消息到一个联邦服务器
PublishSubscribeState::SubscribeOnly表示接收多个联邦服务器的消息
PublishSubscribeState::PublishSubscribe表示发布订阅多个联邦服务器消息
其中，Federator表示联邦成员。
(4)如图3所示，获取DataExchangeFederator实例()；
FederatorFactory::GetFederator(configPath,1,PublishSubscribeState::PublishOnly)；
其中，DataExchangeFederator表示联邦成员实例，configPath为配置文件的路径；1为配置文件中的联邦服务器的编号；PublishSubscribeState::PublishOnly为发布订阅的模式。
(5)如图3所示，清理Federators()；
FederatorFactory::clearFederators()；
其中，clearFederators()表示清理联邦成员。
本发明实施例还提供一种基于直升机的多机协同数据交互方法，所述方法包括：
当联邦成员给系统内的联邦服务器发布数据时，联邦成员通过发布模式，将所述联邦成员输出的数据缓存至该联邦服务器，完成系统内数据的发布。
本发明技术方案二的特点和进一步的改进为：
当联邦成员需要获取任意联邦服务器上的数据时，联邦成员通过订阅模式，获取所述任意联邦服务器上的数据。
本发明实施例提供的一种基于直升机的多机协同仿真架构中联邦服务器，联邦服务器接口提供发布、订阅、发布订阅三种模式选择，能够适配应用程序对联邦消息的关注类型，通过减少不必要的消息订阅，来减少网络数据的分发，即减少了联邦服务器数据分发的压力，也进一步保证相关联邦消息的低延时。配置文件对服务器与节点配置的区分，方便用户通过配置文件连接不同的联邦消息服务。

Claims (8)

1.一种基于直升机的多机协同仿真架构，所述仿真架构适用于多系统、大数据量、实时性要求高的多机协同仿真环境，其特征在于，所述仿真架构包含多台联邦服务器，每台联邦服务器对应多个联邦成员；
每个联邦成员对所有的联邦服务器具有订阅消息的功能；
每台联邦服务器对连接到该联邦服务器的联邦成员具有发布消息的功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于直升机的多机协同仿真架构，其特征在于，所述每台联邦服务器分别提供发布模式、订阅模式、发布订阅模式。
3.根据权利要求1所述的一种基于直升机的多机协同仿真架构，其特征在于，每个联邦成员通过发布模式，将数据发送到一个联邦服务器，所述一个联邦服务器为该联邦成员所在系统的联邦服务器；
每个联邦成员通过订阅模式，订阅多个联邦服务器的数据；所述多个联邦服务器中至少包含该联邦成员所在系统以外的联邦服务器；
每个联邦成员通过发布订阅模式，将数据发送到一个联邦服务器，并从多个联邦服务器订阅数据。
4.根据权利要求2所述的一种基于直升机的多机协同仿真架构，其特征在于，对开源RTI中联邦成员间消息发布订阅方式新增发布订阅的模式：
添加Federator对消息的关注类型:
PublishSubscribeState::PublishOnly表示发布消息到一个联邦服务器
PublishSubscribeState::SubscribeOnly表示接收多个联邦服务器的消息
PublishSubscribeState::PublishSubscribe表示发布订阅多个联邦服务器消息
其中，Federator表示联邦成员。
5.根据权利要求4所述的一种基于直升机的多机协同仿真架构，其特征在于，获取DataExchangeFederator实例()；
FederatorFactory::GetFederator(configPath,1,PublishSubscribeState::PublishOnly)；
其中，DataExchangeFederator表示联邦成员实例，configPath为配置文件的路径；1为配置文件中的联邦服务器的编号；PublishSubscribeState::PublishOnly为发布订阅的模式。
6.根据权利要求5所述的一种基于直升机的多机协同仿真架构，其特征在于，清理Federators()；
FederatorFactory::clearFederators()；
其中，clearFederators()表示清理联邦成员。
7.一种基于直升机的多机协同数据交互方法，所述方法应用于如权利要求1-6中任一项所述的仿真架构中，其特征在于，所述方法包括：
当联邦成员给系统内的联邦服务器发布数据时，联邦成员通过发布模式，将所述联邦成员输出的数据缓存至该联邦服务器，完成系统内数据的发布。
8.根据权利要求7所述的一种基于直升机的多机协同数据交互方法，其特征在于，所述方法包括：
当联邦成员需要获取任意联邦服务器上的数据时，联邦成员通过订阅模式，获取所述任意联邦服务器上的数据。
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