CN113722817A - 一种分布式仿真系统运行调度平台 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种分布式仿真系统运行调度平台，包括：系统管理运维模块及多个调度模块，系统管理运维模块产生仿真推进激励信号，调度模块根据推进激励信号使仿真模型进行初始化，调度模块将各个仿真模型的初始化完成状态发送给系统管理运维模块；系统管理运维模块监控全部的仿真模型初始化完成后，根据接收的仿真开始指令控制仿真模型按固定周期进行推进解算，同时，完成仿真模型数据的刷新和写入写出；调度模块每固定周期向系统管理运维模块发送仿真模型的运行状态；系统管理运维模块定期发送时钟校准信号，调度模块接收时钟校准信号，调整本地时钟；系统管理运维模块实时监控调度模块反馈的仿真模型运行状态，遇到报故信息时，中断仿真。
Description
技术领域
本申请属于飞机试验技术领域，特别涉及分布式仿真系统运行调度平台。
背景技术
在航空领域，分布式仿真技术帮助企业提高了飞机研发的效率、降低了成本，各飞机关键系统(机电、飞控、航电等)都逐渐形成了数字化仿真设计能力，建立了以功能和接口为核心、模型为手段的强耦合需求开发与分布式全系统仿真验证方法。但随着多学科仿真系统的精细化、差异化、复杂化的发展，面向复杂大系统的仿真模型复用、异地联合仿真的难度、成本也大大提升，数据共享困难，主要是由以下几方面的缺点造成的：
1)各系统仿真的实现方式与运行环境呈现多样化，各专业领域都有专门的仿真工具软件和开发系统，应用系统孤岛多，互操作性有限，跨领域协同困难；
2)缺乏良好的运行管理策略，任务调度不足，不具备强实时、同步推进的仿真能力，现有的HLA(High Level Architecture高层体系结构)、DDS(Data DistributionService数据分发服务)等本身只约束各子系统之间的通信，并没有提供各节点生命周期管理和时钟管理的功能，具有较大的局限性，难以实现资源的有效共享和任务的分布协同；
3)缺乏对复杂系统仿真的数据管理，分布式仿真应用中联邦成员间的通信和数据记录有很强的实时性、容错性要求，以传统的网络通信技术为基础的仿真应用，在安全性、容错性方面不够理想，很难支持大规模复杂系统仿真。
发明内容
本申请的目的是提供了一种分布式仿真系统运行调度平台，以解决或减轻上述至少一个问题。
本申请提供的技术方案是：一种分布式仿真系统运行调度平台，包括：系统管理运维模块及多个调度模块，
系统管理运维模块产生仿真推进激励信号，调度模块根据推进激励信号使仿真模型进行初始化，调度模块将各个仿真模型的初始化完成状态发送给系统管理运维模块；
系统管理运维模块监控全部的仿真模型初始化完成后，根据接收的仿真开始指令控制仿真模型按固定周期进行推进解算，同时，完成仿真模型数据的刷新和写入写出；
调度模块每固定周期向系统管理运维模块发送仿真模型的运行状态；
系统管理运维模块定期发送时钟校准信号，调度模块接收时钟校准信号，调整本地时钟；
系统管理运维模块实时监控调度模块反馈的仿真模型运行状态，遇到报故信息时，中断仿真。
进一步的，多个所述仿真模型解算的固定周期为系统管理运维模块产生仿真推进激励信号的基本周期的整数倍。
进一步的，多个所述仿真模型的固定周期不完全相同。
进一步的，所述仿真模块的实际运行周期小于所述仿真模块设定的固定周期。
进一步的，在任一仿真模型完成仿真解算，而其余仿真模型未完成解算时，完成仿真解算的仿真模型停止仿真，等待其余仿真模型完成解算。
进一步的，待全部的仿真模型完成仿真解算后，系统管理运维模块通过调度模块向全部的仿真模型发送指令以进行下一周期的仿真解算。
本发明所提供的分布式仿真运行平台解决了仿真运行中的各节点仿真状态迁移，响应用户操作带来的状态变更并分发给分布式环境中的各个节点，完成整个系统仿真时钟的推进管理与各个子节点的时钟同步。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的分布式仿真系统运行调度平台示意图。
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。
为了解决现有技术中仿真系统生命周期管理困难，多节点仿真协同运行难以控制，避免因节点运行故障造成仿真结果错误以及提升仿真系统的扩展性，本申请中提供了一种基于OpenDDS的分布式仿真系统运行调度平台，本申请的平台通过配置表的方式对节点进行管理，增加节点的加入、退出和动态控制功能，增加时间管理策略和时间推进控制，监控节点的运行和数据传输状态，发现异常时提示停止试验，通过发布/订阅的数据主题接口通用化处理，解决了传统用户/服务器数据交互模式中的数据紧耦合问题的同时，提高了各节点数据交互效率。
如图1所示，本发明提出的分布式仿真系统运行调度平台主要包括一系统管理运维模块和多个调度模块，系统管理运维模块和多个调度模块执行以下步骤或功能：
1)系统管理运维模块使用高精度定时器产生仿真推进激励信号，当初始化完成后，获取用户发送的仿真开始指令，定时器以基本周期开始工作。
2)各仿真系统以基本周期或基本周期的倍数为步长执行仿真任务。仿真系统实际运行的时间要小于自身设定的仿真步长或周期。在每个交互周期留出一定空闲时间供整个分布式系统交互的状态同步处理和网络传输耗时。
例如，在本申请中，仿真模型包括飞控仿真模型、航电仿真模型、机电仿真模型和视景仿真模型，飞控仿真模型的固定解算周期为10ms、航电仿真模型的固定解算周期为40ms、机电仿真模型的固定解算周期为10ms、视景仿真模型的固定解算周期为30ms。上述多个仿真模型的最大公约数为10ms，因此系统管理运维模块产生仿真推进激励信号的基本周期确定为10ms。以下实施例中以10ms为例进行说明，刷新频率最快的飞控仿真模型。
3)系统管理运维模块分发推进命令后，仿真模型开始运行的第一个周期，各仿真模型以接收的初始化数据作为仿真模型输入参数开始运行；
4)各仿真模型在周期内运行完成并发布自己的仿真输出数据，然后给系统管理运维模块返回仿真完成消息，并进入空闲等待状态。系统管理运维模块记录子系统的完成状态，并继续监听其它仿真模型。
例如仿真模型1和仿真模型2的仿真步长的设定都为10毫秒，仿真模型1的仿真推进使用了6毫秒，则仿真模型1在6毫秒时发布自己的仿真输出数据，然后给系统管理运维模块返回仿真完成消息，并进入空闲等待状态。系统管理运维模块记录仿真模型1的完成状态，并继续监听其它仿真模型。
5)系统管理运维模块在判断接收到了所有仿真模型运行完成一个周期的推进，逻辑处理得出结果下一次要发送的控制命令为再次发送推进命令，由于此时定时器还没有发出下一次基本周期的激励信号，系统管理运维模块也进入空闲状态。
例如，仿真模模型2在7毫秒时完成了自身业务处理，返回了完成消息，进入空闲状态。在7毫秒后，系统管理运维模块判断接收到了所有仿真模型运行完成一个周期的推进，逻辑处理得出结果下一次要发送的控制命令为再次发送推进命令，由于此时定时器还没有发出下一次10毫秒的激励信号，系统管理运维模块也进入空闲状态。
6)当一个基本周期10ms结束时，定时器发出激励信号，系统管理运维将逻辑处理得到的推进命令再次发出。
7)直到获取到用户发送的仿真结束指令之前，仿真运行过程中循环执行3～6步过程。
8)如果某个仿真模型在基本周期10ms内没有返回推进完成状态，系统管理运维判断超时，认为当前仿真模型异常，无法满足实时性与数据强一致性的需求，则停止本次仿真。
9)仿真步长为基本周期10ms的倍数的仿真模型，需要以基本周期10ms的倍数为周期执行上述过程。系统管理运维模块需要提前对各仿真模型的周期进行配置，以判断各系统返回状态的正常/异常情况。
在本申请中，各仿真模型采用插件的形式嵌入到分布式仿真系统中，通过规范仿真插件的接口和通信机制实现系统间的数据交换，该调度平台统一管理仿真插件的启动时序、配置、资源监控与分配、结果显示，从而确保系统运行的时序和仿真周期。
本发明所提供的分布式仿真运行平台解决了仿真运行中的各节点仿真状态迁移，响应用户操作带来的状态变更并分发给分布式环境中的各个节点，完成整个系统仿真时钟的推进管理与各个子节点的时钟同步，可实现以下优点：
1)严格监控仿真系统中各节点运行状态，保证各仿真节点的有序运行；
2)上层功能模块仅需要与仿真框架进行交互即可实现协同运行，使多节点可协同运行；
3)实现仿真系统运行时的调度、管理以及数据交互等功能；
4)能够保证节点任务在规定时间内执行完，满足了仿真系统与真实系统运行逻辑的一致性要求。
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 (6)
1.一种分布式仿真系统运行调度平台，其特征在于，所述平台包括：系统管理运维模块及多个调度模块，
系统管理运维模块产生仿真推进激励信号，调度模块根据推进激励信号使仿真模型进行初始化，调度模块将各个仿真模型的初始化完成状态发送给系统管理运维模块；
系统管理运维模块监控全部的仿真模型初始化完成后，根据接收的仿真开始指令控制仿真模型按固定周期进行推进解算，同时，完成仿真模型数据的刷新和写入写出；
调度模块每固定周期向系统管理运维模块发送仿真模型的运行状态；
系统管理运维模块定期发送时钟校准信号，调度模块接收时钟校准信号，调整本地时钟；
系统管理运维模块实时监控调度模块反馈的仿真模型运行状态，遇到报故信息时，中断仿真。
2.如权利要求1所述的分布式仿真系统运行调度平台，其特征在于，多个所述仿真模型解算的固定周期为系统管理运维模块产生仿真推进激励信号的基本周期的整数倍。
3.如权利要求1或2所述的分布式仿真系统运行调度平台，其特征在于，多个所述仿真模型的固定周期不完全相同。
4.如权利要求3所述的分布式仿真系统运行调度平台，其特征在于，所述仿真模块的实际运行周期小于所述仿真模块设定的固定周期。
5.如权利要求1所述的分布式仿真系统运行调度平台，其特征在于，在任一仿真模型完成仿真解算，而其余仿真模型未完成解算时，完成仿真解算的仿真模型停止仿真，等待其余仿真模型完成解算。
6.如权利要求5所述的分布式仿真系统运行调度平台，其特征在于，待全部的仿真模型完成仿真解算后，系统管理运维模块通过调度模块向全部的仿真模型发送指令以进行下一周期的仿真解算。
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Publications (1)
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