CN112631578A - 一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台 - Google Patents
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Abstract
本申请属于模拟仿真试验技术领域,特别涉及一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台。包括:仿真控制管理模块、时钟管理模块、数据接口模块以及插件接口模块。本申请提供一种品模试验环境通用的、开放式、组件化实时仿真平台,使得品模试验环境体系结构标准化,实现仿真模型的通用性、复用性。能够解决试验环境分布式仿真的快速组建、组合、修改、更新问题和组建新的品模试验环境软件直接复用问题,提高试验环境构建效率,便于试验环境的维护和数据模型复用。
Description
技术领域
本申请属于模拟仿真试验技术领域,特别涉及一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台。
背景技术
飞行品质模拟试验环境是一种复杂的人在回路分布式实时仿真环境,它由模拟座舱、飞行仿真系统、视景分系统、操纵人感分系统、声音仿真分系统、试验管理分系统等多个分系统组成。
多型号飞机研制并行、新机飞行员培训、飞行员改装等使得飞行品质模拟器在多型号研制中的应用非常频繁,品模试验环境组建工作繁重,主要包括:
(a)一套品模试验环境往往承担多型号试验项目,品模软件需要经常变更,主要包括:机型的变更,根据型号特性更换相应机型的仿真软件;飞机内部系统的变更,根据试验目的更换不同特性的仿真模型;
(b)组建新的品模试验环境:因研究目的不同,各品模台表现出非常大的差异,软件移植所需的时间和人力、物力成本非常高。
因此,希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台,以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是:
一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台,包括:
仿真控制管理模块,所述仿真控制管理模块包括插件集成单元、插件UI页面管理单元以及运行控制单元;
所述插件集成单元用于读取XML插件配置文件,获取待加载的插件列表,并到指定目录通过QPluginLoader加载插件,实现插件的自动调度使用;
所述插件UI页面管理单元用于根据插件接口获取插件UI句柄并存储,当选择预定插件时,根据选择设置当前显示的UI;
所述运行控制单元用于根据控制指令控制插件的运行;
时钟管理模块,所述时钟管理模块包括定时器单元、同步单元以及插件运行时序管理单元;
所述定时器单元用于实现实时仿真平台的定时;
所述同步单元用于实现实时仿真平台之间的时间同步;
所述插件运行时序管理单元用于控制插件按预置的时序启动,并根据定时器激励调度插件运行;
数据接口模块,所述数据接口模块配置为集成的插件之间通过共享内存交互数据;
插件接口模块,所述插件接口模块用于对插件的接口和通信机制进行规范。
可选地,所述插件包括功能插件以及实时插件,其中,
所述功能插件不参与时钟调度,根据控制指令运行;
所述实时插件根据时钟事件实时调度运行。
可选地,所述控制指令包括初始化、运行、暂停以及停止。
可选地,所述控制指令的配置原则为:
a、实时仿真平台启动后,初始化为可操作,其他控制指令不可操作;
b、点击初始化后,运行和停止为可操作,其他控制指令不可操作;
c、初始化后点击运行后,暂停以及停止为可操作,其他控制指令不可操作;
d、运行后点击暂停后,状态返回到b;
e、任何情况下点击停止后,状态返回到a。
可选地,所述定时器单元配置有时钟管理服务器,用于向网络发送时钟信号。
可选地,所述定时器单元配置有时钟接收客户端,用于从网络接收时钟信号,实现节点间时钟同步运行。
可选地,所述定时器单元还用于设置各个插件的仿真步长,各个插件设置为不同的仿真步长。
可选地,所述定时器单元采用独立时钟插件实现,支持的时钟激励方式包括时仿真平台时钟、外部硬件时钟以及GPS时钟。
可选地,所述数据接口模块还用于提取各个插件对外交互接口,实现将实时仿真平台的功能与对外交互接口分离。
可选地,插件接口模块还用于生成插件开发模板,用户能够通过所述插件开发模板进行插件开发。
发明至少存在以下有益技术效果:
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,具有较高的灵活性和通用性,方便修改、添加、删除仿真组件,能够快速的更改适应新机型、新试验、新环境的需求,能够有效提高试验环境组建效率,便于系统维护和数据模型复用。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的品模试验环境通用分布式实时仿真平台框架体系结构图;
图2是本申请一个实施方式的品模试验环境通用分布式实时仿真平台分布式框架页面;
图3是本申请一个实施方式的品模试验环境通用分布式实时仿真平台插件设计流程图;
图4是本申请一个实施方式的品模试验环境通用分布式实时仿真平台插件生成页面。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台,包括:仿真控制管理模块、时钟管理模块、数据接口模块以及插件接口模块。
具体的,如图1所示,仿真控制管理模块包括插件集成单元、插件UI页面管理单元以及运行控制单元;插件集成单元用于读取XML插件配置文件,获取待加载的插件列表,并到指定目录通过QPluginLoader加载插件,实现插件的自动调度使用;插件UI页面管理单元用于根据插件接口获取插件UI句柄并存储,当选择预定插件时,根据选择设置当前显示的UI;运行控制单元用于根据控制指令控制插件的运行。
时钟管理模块包括定时器单元、同步单元以及插件运行时序管理单元;定时器单元用于实现实时仿真平台的定时;同步单元用于实现实时仿真平台之间的时间同步;插件运行时序管理单元用于控制插件按预置的时序启动,并根据定时器激励调度插件运行;
进一步,数据接口模块配置为集成的插件之间通过共享内存交互数据;插件接口模块用于对插件的接口和通信机制进行规范。
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,仿真控制管理模块能够实现插件集成,实时仿真平台的插件集成单元通过读取XML插件配置文件,获取需要加载的插件列表,并到指定目录通过QPluginLoader加载插件,实现插件的自动调度使用,即插即用。在本申请的一个实施方式中,插件分为功能插件和实时插件,功能插件不参与时钟调度,根据控制指令运行,实时插件框架根据时钟事件实时调度运行。
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,实时仿真平台支持插件UI显示。本实施例中,仿真控制管理模块的插件UI页面管理单元能够根据插件接口获取插件UI句柄并存储,当选择该插件时,平台将根据选择设置当前显示的UI。如图2所示,点击页面左侧插件列表,即可显示插件的窗口页面。
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,运行控制单元通过指定的控制指令控制插件运行。控制指令可以包括:初始化、运行、暂停以及停止;
在平台运行过程中,控制指令的配置遵循以下原则:
a、实时仿真平台启动后,初始化为可操作,其他控制指令不可操作;
b、点击初始化后,运行和停止为可操作,其他控制指令不可操作;
c、初始化后点击运行后,暂停以及停止为可操作,其他控制指令不可操作;
d、运行后点击暂停后,状态返回到b;
e、任何情况下点击停止后,状态返回到a。
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,时钟管理模块包括定时器单元、同步单元以及插件运行时序管理单元。在本申请的一个实施方式中,定时器单元配置有时钟管理服务器,用于向网络发送时钟信号;定时器单元还配置有时钟接收客户端,用于从网络接收时钟信号,实现节点间时钟同步运行,其中,时钟同步间隔可以设置。可以理解的是,在时钟节拍基础上,可以设置各个插件仿真步长,各个插件仿真步长可以不同。有利的是,本实施例中,定时器功能采用独立时钟插件实现,支持时仿真平台时钟、外部硬件时钟、GPS时钟等多种时钟激励方式,用户可自行开发所需定时方式,替换定时器插件即可。
在本申请的一个实施方式中,同步单元依托系统的调度机制实现实时仿真平台之间的时间同步。本实施例中,插件运行时序管理单元用于控制所有仿真插件按事先设置的时序启动,确保仿真按想定的时序运行,按照控制指令根据定时器激励调度插件运行。
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,数据接口模块中对数据接口进行设计,使得实时仿真平台集成的插件之间通过共享内存交互数据,共享内存数据交互方式集成到插件模板中,用户可直接使用。共享内存地址通过配置文件统一管理。实时仿真平台之间的数据交互采用独立插件实现,提取各个仿真插件对外交互接口,将实时仿真平台的功能与对外交互接口分离,这样数据交互协议的变更,不会影响仿真插件,相互之间影响降低,极大的增加了平台的通用性、开放性和安全性。用户可以根据所需协议自行开发数据交互插件,协议方式不受限制。
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,如图3和图4所示,插件接口模块还用于生成插件开发模板,用户能够通过插件开发模板进行插件开发。生成的插件主要包括通过不同的插件模板生成的适应仿真框架调用的非周期运行的功能插件和周期运行的实时插件。
在本申请的一个实施方式中,插件生成后7个文件,如下表所示。
表1
序号 | 文件名 | 说明 |
1 | YYYY.pro | Qt工程文件 |
2 | YYYY.json | 数据文件 |
3 | YYYY.h | 头文件 |
4 | YYYY.cpp | 源文件 |
5 | YYYYForm.ui | Qt界面文件 |
6 | YYYYForm.h | 界面头文件 |
7 | YYYYForm.cpp | 界面源文件 |
功能插件和实时插件主要根据调度的不同,在YYYY.h中的定义和YYYY.cpp中的实现不同,其他文件内容基本相同。功能插件主要通过setCommand()方法实现,而实时插件中通过init()、step_run()、stop()等方法实现,插件接口定义见表2。
表2
序号 | 接口 |
1 | bool init()初始化 |
2 | bool step_run()单步运行 |
3 | bool pause()暂停 |
4 | bool stop()停止 |
5 | QWidget*getWidget()取得插件窗口 |
本申请的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,将功能模块作为插件管理,用户可方便的形成自己的插件库,插件可以在各仿真环境、各仿真节点平台配置运行,只需要修改配置文件即可,而不需要修改源代码,从而大幅提升数据模型复用性;仿真平台的通用性有效的降低了各种试验环境之间的差异,应用已建立的插件,能够快速的组建新的试验环境,以及解决各试验环境分布式仿真的快速组合、拆分、修改、更新问题,极大的提高了试验环境构建效率,减少试验环境组建所需的时间和人力、物力成本;某个插件的功能发生变化,只需更新该插件即可,框架及其它功能插件不受影响,从而使系统的可维护性显著增强;插件直接复用,有效减小了移植风险,显著增加了数据模型的安全性。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,包括:
仿真控制管理模块,所述仿真控制管理模块包括插件集成单元、插件UI页面管理单元以及运行控制单元;
所述插件集成单元用于读取XML插件配置文件,获取待加载的插件列表,并到指定目录通过QPluginLoader加载插件,实现插件的自动调度使用;
所述插件UI页面管理单元用于根据插件接口获取插件UI句柄并存储,当选择预定插件时,根据选择设置当前显示的UI;
所述运行控制单元用于根据控制指令控制插件的运行;
时钟管理模块,所述时钟管理模块包括定时器单元、同步单元以及插件运行时序管理单元;
所述定时器单元用于实现实时仿真平台的定时;
所述同步单元用于实现实时仿真平台之间的时间同步;
所述插件运行时序管理单元用于控制插件按预置的时序启动,并根据定时器激励调度插件运行;
数据接口模块,所述数据接口模块配置为集成的插件之间通过共享内存交互数据;
插件接口模块,所述插件接口模块用于对插件的接口和通信机制进行规范。
2.根据权利要求1所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述插件包括功能插件以及实时插件,其中,
所述功能插件不参与时钟调度,根据控制指令运行;
所述实时插件根据时钟事件实时调度运行。
3.根据权利要求2所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述控制指令包括初始化、运行、暂停以及停止。
4.根据权利要求3所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述控制指令的配置原则为:
a、实时仿真平台启动后,初始化为可操作,其他控制指令不可操作;
b、点击初始化后,运行和停止为可操作,其他控制指令不可操作;
c、初始化后点击运行后,暂停以及停止为可操作,其他控制指令不可操作;
d、运行后点击暂停后,状态返回到b;
e、任何情况下点击停止后,状态返回到a。
5.根据权利要求1所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述定时器单元配置有时钟管理服务器,用于向网络发送时钟信号。
6.根据权利要求5所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述定时器单元配置有时钟接收客户端,用于从网络接收时钟信号,实现节点间时钟同步运行。
7.根据权利要求6所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述定时器单元还用于设置各个插件的仿真步长,各个插件设置为不同的仿真步长。
8.根据权利要求7所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述定时器单元采用独立时钟插件实现,支持的时钟激励方式包括时仿真平台时钟、外部硬件时钟以及GPS时钟。
9.根据权利要求1所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,所述数据接口模块还用于提取各个插件对外交互接口,实现将实时仿真平台的功能与对外交互接口分离。
10.根据权利要求1所述的品模试验环境通用分布式实时仿真平台,其特征在于,插件接口模块还用于生成插件开发模板,用户能够通过所述插件开发模板进行插件开发。
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