CN113987764A - 一种基于sca域描述文件的仿真模型构建方法及系统 - Google Patents

一种基于sca域描述文件的仿真模型构建方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法及系统，涉及SCA通信领域，包括：读取并解析SCA域描述文件；将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据；根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接；在每个模型组件上创建Simulink行为模型；添加模型属性，完成仿真模型的构建。本发明可以快速准确的对基于SCA的系统进行建模仿真，节约了大量对SCA系统测试的成本，同时自动化建模保证了模型的准确性和规范性，避免了人为可能造成的误差，也极大提高了整个过程的效率。

Description

一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法及系统
技术领域
本发明涉及SCA通信领域，具体涉及一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法及系统。
背景技术
SCA(Software Communications Architecture，软件通信体系结构)是美国联合战术无线电系统(Joint Tactical Radio System，JTRS)的体系结构标准，该标准在提高通信系统的灵活性、互操作性以及减少开发和升级成本等方面具有显著优势。SCA通过域描述文件对无线电通信系统进行配置、管理和控制。域描述文件是由一系列XML文件构成，描述了软件应用的单个组件、组件间如何互联、组件特性、硬件设备抽象的特性。域管理功能使用这些在域描述文件中组件配置信息来对己安装到SCA兼容系统中的应用进行开始、初始化和维护。
目前常使用Matlab的Simulink对SCA域描述文件进行仿真，Simulink以其特有的可视化，强扩展性，强灵活性在各大领域得到了大量的应用。然而目前SCA域描述文件的Simulink仿真主要是由设计人员手动建模，工作量大，复杂度高，且容易出现人为错误，更易出现模型规范不统一、兼容性差的问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法及系统解决了目前SCA域描述文件的仿真过程依靠设计人员的手动操作，工作量大、复杂度高、易错、规范不统一和兼容性差的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面，一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，包括以下步骤：
S1、读取并解析SCA域描述文件；
S2、将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据；
S3、根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接；
S4、在每个模型组件上创建Simulink行为子模型；
S5、添加模型属性，完成仿真模型的构建。
本发明的有益效果为：将SCA和Simulink相结合，读取并解析SCA域描述文件的内容，生成Matlab结构体，基于结构体自动完成Simulink仿真模型的创建过程，可以快速准确的对基于SCA的系统进行建模仿真，节约了大量对SCA系统测试的成本，同时自动化建模保证了模型的准确性和规范性，避免了人为可能造成的误差，也极大提高了整个过程的效率。
进一步地，所述步骤S1包括以下分步骤：
S11、根据SCA域描述文件的存放路径，读取SCA域描述文件；
S12、识别SCA域描述文件的类别，并将SCA域描述文件划分为SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件；
S13、分别解析SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件，得到SAD软件组成包描述符结构体数据、SCD软件组件描述符结构体数据、SPD软件包描述符结构体数据和PRF属性描述符结构体数据。
上述进一步方案的有益效果为：在工程中，SCA域描述文件包括了SAD软件组成包描述符、SCD软件组件描述符、SPD软件包描述符和PRF属性描述符，本发明在读取了SCA域描述文件后，将其划分为SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件，再分别解析，得到解析后的结构体数据，这种分类解析的方式使解析后的数据仍保持清晰的类别。
进一步地，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、创建Matlab结构体，所述Matlab结构体为树形结构，包括prop字段、scd字段和comp字段；
S22、将SAD软件组成包描述符结构体数据存入Matlab结构体comp字段内，将SCD软件组件描述符结构体数据存入Matlab结构体scd字段内，并将PRF属性描述符结构体数据存入Matlab结构体prop字段内。
上述进一步方案的有益效果为：SAD软件组成包描述符结构体数据、SCD软件组件描述符结构体数据和PRF属性描述符结构体数据这三类数据是描述仿真模型名称、架构、模型组件和模型端口信息的重要数据，将其按本身所具有的树形结构转换为Matlab结构体，为后续建模奠定基础。
进一步地，所述步骤S3包括以下分步骤：
S31、根据Matlab结构体comp字段的数据，得到模型名称，并创建模型架构；
S32、根据Matlab结构体comp字段的数据，创建模型组件；
S33、根据Matlab结构体scd字段的数据，建立模型内所有模型组件的模型端口；
S34、匹配所有模型端口的名称，并将名称相同而类型不同的模型端口相互连接。
上述进一步方案的有益效果为：Matlab结构体comp字段的数据包含了模型的名称以及模型内各个模型组件的名称，根据其建立模型架构和所有模型组件；Matlab结构体scd字段的数据包含了模型端口信息，包括端口名称、端口类别和端口连接关系，根据其建立模型内所有模型组件的模型端口，并通过匹配所有模型端口的名称，正确连接模型端口。
进一步地，所述步骤S5包括以下分步骤：
S51、根据SPD软件包描述符结构体数据，获取所有模型组件的属性信息；
S52、将模型组件的属性信息添加至仿真模型内，完成仿真模型的构建。
上述进一步方案的有益效果为：SPD软件包描述符结构体数据对于本发明仿真模型，将其节点内容与仿真模型的各个模型组件的属性信息为映射关系，因此本发明从SPD软件包描述符结构体数据中获取所有模型组件的属性信息，完成仿真模型的构建。
第二方面，一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建系统，包括：SCA域描述文件读取解析子系统、结构体数据转换子系统、Matlab模型组件及端口构建子系统、Simulink行为模型构建子系统和属性添加子系统；
所述SCA域描述文件读取解析子系统用于读取并解析SCA域描述文件；
所述结构体数据转换子系统用于将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据；
所述Matlab模型组件及端口构建子系统用于根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接；
所述Simulink行为模型构建子系统用于在每个模型组件上创建Simulink行为子模型；
所述属性添加子系统用于添加模型属性，完成仿真模型的构建。
第三方面，一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法的步骤。
第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法的步骤。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法流程示意图；
图2为本发明实施例读取的SCA域描述文件；
图3为本发明实施例的Matlab结构体数据；
图4为本发明实施例的Simulink行为子模型源文件；
图5为本发明实施例构建完成的仿真模型；
图6为本发明实施例提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建系统结构图；
图7为本发明实施例提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建设备结构图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，包括以下步骤：
S1、读取并解析SCA域描述文件。
步骤S1包括以下分步骤：
S11、根据SCA域描述文件的存放路径，读取SCA域描述文件。
在本实施例中，通过Matlab的“xmlread”函数指令读取SCA域描述文件。SCA域描述文件通常均为XML文件格式。
如图2所示，为本实施例读取的SCA域描述文件。
S12、识别SCA域描述文件的类别，并将SCA域描述文件划分为SAD(SoftwareAssembly Descriptor)软件组成包描述符文件、SCD(Software Component Descriptor)软件组件描述符文件、SPD(Software Package Descriptor)软件包描述符文件和PRF(Profile Descriptor)属性描述符文件。
S13、分别解析SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件，得到SAD软件组成包描述符结构体数据、SCD软件组件描述符结构体数据、SPD软件包描述符结构体数据和PRF属性描述符结构体数据。
在本实施例中，解析过程通过Matlab的“DOMnode2struct”函数指令实现。SCA域描述文件中存储了各个DOM(Document Object Model，文件对象模型)节点，从计算机科学领域的数据结构学科角度而言，这些DOM节点具有树状结构关系，因此需要采用结构体的方式存储。Matlab的“DOMnode2struct”函数可递归遍历每个节点，并检查节点是否为叶节点，准确解析节点数据并进行结构体数据存储，还可处理具有属性的节点。
在工程中，SCA域描述文件包括了SAD软件组成包描述符、SCD软件组件描述符、SPD软件包描述符和PRF属性描述符，本发明在读取了SCA域描述文件后，将其划分为SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件，再分别解析，得到解析后的结构体数据，这种分类解析的方式使解析后的数据仍保持清晰的类别。
S2、将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据。
步骤S2包括以下分步骤：
S21、创建Matlab结构体，所述Matlab结构体为树形结构，包括prop字段、scd字段和comp字段。
S22、将SAD软件组成包描述符结构体数据存入Matlab结构体comp字段内，将SCD软件组件描述符结构体数据存入Matlab结构体scd字段内，并将PRF属性描述符结构体数据存入Matlab结构体prop字段内。
SAD软件组成包描述符结构体数据、SCD软件组件描述符结构体数据和PRF属性描述符结构体数据这三类数据是描述仿真模型名称、架构、模型组件和模型端口信息的重要数据，将其按本身所具有的树形结构转换为Matlab结构体，为后续建模奠定基础。
转换后得到的Matlab结构体数据如图3所示。
S3、根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接。
步骤S3包括以下分步骤：
S31、根据Matlab结构体comp字段的数据，得到模型名称，并创建模型架构。
在本实施例中，模型架构由Matlab的“systemcomposer”函数指令创建。
S32、根据Matlab结构体comp字段的数据，创建模型组件。
在本实施例中，所有的模型组件均由Matlab的“addComponent”函数指令创建。
S33、根据Matlab结构体scd字段的数据，建立模型内所有模型组件的模型端口。
在本实施例中，所有的模型端口均由Matlab的“addPort”函数指令创建。
S34、匹配所有模型端口的名称，并将名称相同而类型不同的模型端口相互连接。
Matlab结构体comp字段的数据包含了模型的名称以及模型内各个模型组件的名称，根据其建立模型架构和所有模型组件；Matlab结构体scd字段的数据包含了模型端口信息，包括端口名称、端口类别和端口连接关系，根据其建立模型内所有模型组件的模型端口，并通过匹配所有模型端口的名称，正确连接模型端口。
S4、在每个模型组件上创建Simulink行为子模型。
在本实施例中，创建Simulink行为子模型的过程由Simulink指令实现，创建完成的Simulink行为子模型对应的包含了属性和句柄的源文件如图4所示。
S5、添加模型属性，完成仿真模型的构建。
步骤S5包括以下分步骤：
S51、根据SPD软件包描述符结构体数据，获取所有模型组件的属性信息；
S52、将模型组件的属性信息添加至仿真模型内，完成仿真模型的构建。
SPD软件包描述符结构体数据对于本发明仿真模型，将其节点内容与仿真模型的各个模型组件的属性信息为映射关系，因此本发明从SPD软件包描述符结构体数据中获取所有模型组件的属性信息，完成仿真模型的构建。
本发明实施例构建完成的仿真模型如图5所示。
上文对于本发明实施例提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法进行了详细的描述，本发明还提供了一种与该方法对应的基于SCA域描述文件的仿真模型构建系统、设备及计算机可读存储介质。
如图6所示，本发明实施例提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建系统，包括：SCA域描述文件读取解析子系统、结构体数据转换子系统、Matlab模型组件及端口构建子系统、Simulink行为模型构建子系统和属性添加子系统；
SCA域描述文件读取解析子系统用于读取并解析SCA域描述文件；
结构体数据转换子系统用于将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据；
Matlab模型组件及端口构建子系统用于根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接；
Simulink行为模型构建子系统用于在每个模型组件上创建Simulink行为子模型；
属性添加子系统用于添加模型属性，完成仿真模型的构建。
如图7所示，本发明实施例提供的一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法的步骤。
综上，本发明将SCA和Simulink相结合，读取并解析SCA域描述文件的内容，生成Matlab结构体，基于结构体自动完成Simulink仿真模型的创建过程，可以快速准确的对基于SCA的系统进行建模仿真，节约了大量对SCA系统测试的成本，同时自动化建模保证了模型的准确性和规范性，避免了人为可能造成的误差，也极大提高了整个过程的效率。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、读取并解析SCA域描述文件；
S2、将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据；
S3、根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接；
S4、在每个模型组件上创建Simulink行为模型；
S5、添加模型属性，完成仿真模型的构建。
2.根据权利要求1所述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：
S11、根据SCA域描述文件的存放路径，读取SCA域描述文件；
S12、识别SCA域描述文件的类别，并将SCA域描述文件划分为SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件；
S13、分别解析SAD软件组成包描述符文件、SCD软件组件描述符文件、SPD软件包描述符文件和PRF属性描述符文件，得到SAD软件组成包描述符结构体数据、SCD软件组件描述符结构体数据、SPD软件包描述符结构体数据和PRF属性描述符结构体数据。
3.根据权利要求2所述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、创建Matlab结构体，所述Matlab结构体为树形结构，包括prop字段、scd字段和comp字段；
S22、将SAD软件组成包描述符结构体数据存入Matlab结构体comp字段内，将SCD软件组件描述符结构体数据存入Matlab结构体scd字段内，并将PRF属性描述符结构体数据存入Matlab结构体prop字段内。
4.根据权利要求3所述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：
S31、根据Matlab结构体comp字段的数据，得到模型名称，并创建模型架构；
S32、根据Matlab结构体comp字段的数据，创建模型组件；
S33、根据Matlab结构体scd字段的数据，建立模型内所有模型组件的模型端口；
S34、匹配所有模型端口的名称，并将名称相同而流向类型不同的模型端口相互连接。
5.根据权利要求4所述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下分步骤：
S51、根据SPD软件包描述符结构体数据，获取所有模型组件的属性信息；
S52、将模型组件的属性信息添加至仿真模型内，完成仿真模型的构建。
6.一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建系统，其特征在于，包括：SCA域描述文件读取解析子系统、结构体数据转换子系统、Matlab模型组件及端口构建子系统、Simulink行为模型构建子系统和属性添加子系统；
所述SCA域描述文件读取解析子系统用于读取并解析SCA域描述文件；
所述结构体数据转换子系统用于将SCA域描述文件解析后的结构体数据转换为Matlab结构体数据；
所述Matlab模型组件及端口构建子系统用于根据Matlab结构体数据，建立模型架构、模型组件和模型端口，并进行端口连接；
所述Simulink行为模型构建子系统用于在每个模型组件上创建Simulink行为子模型；
所述属性添加子系统用于添加模型属性，完成仿真模型的构建。
7.一种基于SCA域描述文件的仿真模型构建设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的基于SCA域描述文件的仿真模型构建方法的步骤。
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