CN114157549A - 基于分布式总线的系统仿真装置、方法、系统及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于分布式总线的系统仿真装置、方法、系统及介质，包括链路层、传输层和应用层；链路层基于发布订阅的分布式数据通信服务，为各节点提供无服务器，拓展的网络通信能力；传输层通过约定统一数据封包，并根据封包中包含的路由信息将数据发布到指定主题；应用层以链路层和传输层提供的消息能力为基础，使用封包的特定字段表示协同控制命令和计算数据。本发明将大型仿真系统的多个分系统仿真模块部署在多个计算平台上通过分布式总线进行模块间数据交换，实现分布式系统仿真；通过采用分布式总线构建的仿真系统，实现了仿真系统分布式部署，具有节点间低耦合，部署网络结构灵活，节点并行计算能力大幅提升提高运行效率的特点。

Description

基于分布式总线的系统仿真装置、方法、系统及介质
技术领域
本发明涉及分布式总线的技术领域，具体地，涉及基于分布式总线的系统仿真装置、方法、系统及介质。
背景技术
分布式队列双总线(DQDB)是IEEE 802.6标准中定义的城域网(MAN)数据链路层通信协议，主要应用于城域网(MAN)。DQDB被设计来用于数据，还有语音和视频的传输，它基于信元交换(cell switching)技术(类似于ATM)。此外，DQDB是开放标准(open standard)，其设计与载波传输标准(如SMDS)相兼容，使用两根单向逻辑总线进行多路系统的相互连接。
在公开号为CN111507020A的专利文献中公开了一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，该方法包括三部分，分别是DDS软总线、通信接口以及组态化显示平台，所述方法将数据分发服务即DDS软总线作为基础的数据通信方式，利用C++语言编写通信接口软件，实现组态化的图形显示平台与DDS软总线进行数据交互，通过C++语言编写的通信接口软件还能够实现组态化图形显示平台与DDS软总线的仿真结果自动获取；在组态化显示平台上设计规范的图形显示方式以及数据显示格式，实现多电飞机机电系统仿真结果的集成图形化显示。
现有的非分布式仿真系统，各子系统间耦合度高，一般需要部署在一个算力很高的平台，而通过传统网络方式部署虽然可以降低对单个计算平台算力要求但又需要对子系统通信保障做大量定制设计与实现，而且其子系统级联特性使部署复杂度和使用流程难度大幅提高。
大多数非分布式仿真系统虽然功能也比较完善，但是对计算平台的算力要求较高，并且对于并行计算要求使用一般的计算平台无法满足，导致成本和效率不匹配。此外非分布式的仿真系统各分系统接口为达到传输效率往往是特化约定，后期系统需要扩展或者修改时改动就比较大，当增加分系统是还要面临整体计算资源不足导致仿真效率降低的问题。因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于分布式总线的系统仿真装置、方法、系统及介质。
根据本发明提供的一种基于分布式总线的系统仿真装置，包括链路层、传输层、和应用层；
所述链路层基于发布订阅的分布式数据通信服务，为各节点提供无服务器，拓展的网络通信能力；
所述传输层通过约定统一数据封包，并根据封包中包含的路由信息将数据发布到指定主题；
所述应用层以链路层和传输层提供的消息能力为基础，使用封包的预设的字段表示协同控制命令和计算数据。
优选地，所述传输层根据封包中包含的路由信息将数据广播到所有主题。
本发明还提供一种基于分布式总线的系统仿真方法，所述方法应用上述中的基于分布式总线的系统仿真装置，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：仿真控制节点向各个仿真节点发送控制命令包，各方在节点收到控制命令执行特定业务并方位执行完毕回复包；
步骤S2：仿真控制节点收到各个仿真节点的执行完毕回复包后再次向个仿真节点发送控制命令包；
步骤S3：循环往复实现各节点执行节拍同步。
优选地，所述步骤S1中仿真节点间发送计算数据作为计算输入和输出。
本发明还提供一种基于分布式总线的系统仿真系统，所述系统应用如权利要求1-2任一项所述的基于分布式总线的系统仿真装置，所述系统包括如下模块：
模块M1：仿真控制节点向各个仿真节点发送控制命令包，各方在节点收到控制命令执行特定业务并方位执行完毕回复包；
模块M2：仿真控制节点收到各个仿真节点的执行完毕回复包后再次向个仿真节点发送控制命令包；
模块M3：循环往复实现各节点执行节拍同步。
优选地，所述模块M1中仿真节点间发送计算数据作为计算输入和输出。
本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将大型仿真系统的多个分系统仿真模块部署在多个计算平台上通过分布式总线进行模块间数据交换，实现分布式系统仿真；
2、本发明通过采用分布式总线构建的仿真系统，实现了仿真系统分布式部署，具有节点间低耦合，部署网络结构灵活，节点并行计算能力大幅提升提高运行效率的特点；
3、本发明通过提出去中心化和子系统解耦方法，对传统仿真系统的算力要求和部署使用扩展均做了减负；
4、本发明通过设计统一的三层结构，提升了系统扩展能力，方便第三方系统快速接入。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的系统框架结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种基于分布式总线的系统仿真装置、方法及系统，按网络分层模式分为三层：链路层、传输层、和应用层。
链路层是基于发布订阅的分布式数据通信服务，为各节点提供无服务器，可拓展的网络通信能力。
传输层通过约定统一数据封包，并根据封包中包含的路由信息将数据发布到指定主题，或者广播的所有主题。
应用层以链路层和传输层提供的消息能力为基础，使用封包的预设的字段表示协同控制命令和计算数据。
仿真控制节点向各个仿真节点发送控制命令包，各方在节点收到控制命令执行特定业务并方位执行完毕回复包。仿真控制节点收到各个仿真节点的执行完毕回复包后再次向个仿真节点发送控制命令包。循环往复实现各节点执行节拍同步。
仿真节点间发送计算数据作为计算输入和输出。
本发明还提供一种基于分布式总线的系统仿真系统，所述系统应用如权利要求1-2任一项所述的基于分布式总线的系统仿真装置，所述系统包括如下模块：
模块M1：仿真控制节点向各个仿真节点发送控制命令包，各方在节点收到控制命令执行特定业务并方位执行完毕回复包；仿真节点间发送计算数据作为计算输入和输出。
模块M2：仿真控制节点收到各个仿真节点的执行完毕回复包后再次向个仿真节点发送控制命令包；模块M3：循环往复实现各节点执行节拍同步。
本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的方法的步骤。
本发明将大型仿真系统的多个分系统仿真模块部署在多个计算平台上通过分布式总线进行模块间数据交换，实现分布式系统仿真；通过采用分布式总线构建的仿真系统，实现了仿真系统分布式部署，具有节点间低耦合，部署网络结构灵活，节点并行计算能力大幅提升提高运行效率的特点。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种基于分布式总线的系统仿真装置，其特征在于，包括链路层、传输层、和应用层；所述传输层分别与应用层和链路层工作配合；
所述链路层基于发布订阅的分布式数据通信服务，为各节点提供无服务器，拓展的网络通信能力；
所述传输层通过约定统一数据封包，并根据封包中包含的路由信息将数据发布到指定主题；
所述应用层以链路层和传输层提供的消息能力为基础，使用封包的预设的字段表示协同控制命令和计算数据。
2.根据权利要求1所述的基于分布式总线的系统仿真方法，其特征在于，所述传输层根据封包中包含的路由信息将数据广播到所有主题。
3.一种基于分布式总线的系统仿真方法，其特征在于，所述方法应用如权利要求1-2任一项所述的基于分布式总线的系统仿真装置，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：仿真控制节点向各个仿真节点发送控制命令包，各方在节点收到控制命令执行特定业务并方位执行完毕回复包；
步骤S2：仿真控制节点收到各个仿真节点的执行完毕回复包后再次向个仿真节点发送控制命令包；
步骤S3：循环往复实现各节点执行节拍同步。
4.根据权利要求3所述的基于分布式总线的系统仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中仿真节点间发送计算数据作为计算输入和输出。
5.一种基于分布式总线的系统仿真系统，其特征在于，所述系统应用如权利要求1-2任一项所述的基于分布式总线的系统仿真装置，所述系统包括如下模块：
模块M1：仿真控制节点向各个仿真节点发送控制命令包，各方在节点收到控制命令执行特定业务并方位执行完毕回复包；
模块M2：仿真控制节点收到各个仿真节点的执行完毕回复包后再次向个仿真节点发送控制命令包；
模块M3：循环往复实现各节点执行节拍同步。
6.根据权利要求5所述的基于分布式总线的系统仿真系统，其特征在于，所述模块M1中仿真节点间发送计算数据作为计算输入和输出。
7.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求3-4中任一项所述的方法的步骤。
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