CN114912255A - 在线仿真实验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线仿真实验系统及方法，该系统包括：实验设计子系统，包括：实验管理模块，用于管理仿真实验人员创建的仿真实验项目；实验设计模块，用于基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；获取仿真参数；实验运行控制子系统，包括：实验开设模块，用于对每个实验样本分配仿真节点；对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；实验运行模块，用于在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。本发明可以实现在线仿真即时实验。

Description

在线仿真实验系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种在线仿真实验系统及方法。

背景技术

无论仿真模型的校核还是作战战法的优选，都离不开仿真推演，且需要大量的仿真实验进行推演、验证。仿真实验的执行需要搭建实验环境、部署实验脚本等资源、对实验进行管控、采集实验过程数据便于分析、恢复实验环境等工作，那么如何高效、便捷的开展仿真实验，以完成仿真模型的校核和作战战法的优选，成为需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提出一种在线仿真实验系统，用以实现在线仿真即时实验，以满足利用在线即时实验进行模型校核和战法优选的需求，该系统包括：实验设计子系统和实验运行控制子系统，其中，

实验设计子系统，包括：

实验管理模块，用于获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；

实验设计模块，用于基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；

实验运行控制子系统，包括：

实验准备模块，用于获取仿真实验项目的多个实验样本和仿真参数；

实验开设模块，用于对每个实验样本分配仿真节点；对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

实验运行模块，用于在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。

本发明实施例提出一种在线仿真实验方法，用以实现在线仿真即时实验，以满足利用在线即时实验进行模型校核和战法优选的需求，包括：

获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；

基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；

获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；

对每个实验样本分配仿真节点；

对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述在线仿真实验方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述在线仿真实验方法。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述在线仿真实验方法。

在本发明实施例中，实验设计子系统，包括：实验管理模块，用于获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；实验设计模块，用于基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；实验运行控制子系统，包括：实验准备模块，用于获取仿真实验项目的多个实验样本和仿真参数；实验开设模块，用于对每个实验样本分配仿真节点；对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；实验运行模块，用于在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。其中，基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本，实现了批量生成实验样本，进而基于批量实验样本进行实验部署并执行，最后获得仿真实验数据，实现了在线仿真即时实验，可满足利用在线即时实验进行模型校核和战法优选的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中在线仿真实验系统的示意图；

图2为本发明实施例中基于仿真想定的在线仿真实验方案运行环境示意图；

图3为本发明实施例中在线仿真实验系统的体系结构；

图4为本发明实施例中共享仿真平台集成管理原理的原理图；

图5为本发明实施例中节点注册状态机的示意图；

图6为本发明实施例中基于管控运行代理进行仿真节点注册的流程图；

图7为本发明实施例中实验环境开设的原理图；

图8为本发明实施例中实验资源部署管理状态机的示意图；

图9为本发明实施例中基于实验管控代理进行实验资源部署的流程图；

图10为本发明实施例中实验环境状态监视的原理图；

图11为本发明实施例中基于实验运行代理进行实验环境状态监视的流程图；

图12为本发明实施例中基于实验管控代理进行实验环境清理的流程图；

图13为本发明实施例中实验运行模块的监控原理图；

图14为本发明实施例中基于实验管控代理进行实验节点时间同步的流程；

图15为本发明实施例中在线仿真实验方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

首先，对本发明实施例中涉及的术语进行解释。

仿真想定：可理解为仿真运行脚本，在想定中定义仿真的实体、部署位置、行为动作、交互关系和执行任务，作为仿真系统的输入执行仿真推演过程。

在线实验：实验人员通过页面的方式，线上完成实验设计、实验环境搭建、实验资源部署、实验运行管控、数据采集等工作，减少实验工作量，提高仿真实验效率。

模型校核：对仿真模型的功能、性能等进行测试、验证，以便确认仿真模型是否可以真实准确地反映实际系统的特性，保证仿真模型的正确性和可用性。

战法优选：主要针对仿真实验人员，通过仿真实验的方式，验证不同战法的优劣。

发明人认为，为解决仿真系统在模型校核或者战法优选等应用上，需要大量构建仿真想定，执行并分析实验数据的应用场景下，无法满足想定的快速构建、仿真实验的高效开展等问题。

本发明实施例通过对仿真想定参数化，批量生成可执行实验样本的方法，来解决大量想定难以构建的问题；基于虚拟机，可解决仿真实验环境问题；采用集成远程过程调用、订阅发布、文件传输等通信机制的中间件作为通信总线，可解决仿真实验资源文件的远程部署、状态数据的采集传输、过程管控命令数据的发送等问题。

图1为本发明实施例中在线仿真实验系统的示意图，包括：

实验设计子系统10和实验运行控制子系统20，其中，

实验设计子系统10，包括：

实验管理模块101，用于获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；

实验设计模块102，用于基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；

实验运行控制子系统20，包括：

实验准备模块201，用于获取仿真实验项目的多个实验样本和仿真参数；

实验开设模块202，用于对每个实验样本分配仿真节点；对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

实验运行模块203，用于在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。

图2为本发明实施例中基于仿真想定的在线仿真实验方案运行环境示意图。图2中将服务端设在了云计算环境中。实验设计子系统包括客户端和服务端，其中，客户端用于提供界面供仿真实验人员创建仿真实验项目，包括输入仿真实验项目的基本参数，包括名称、需求描述等，需要描述包括实验样本数量需求等。客户端还用于提供界面供仿真实验人员从仿真想定列表中选择仿真想定，服务端批量生成多个实验样本。客户端还用于获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数，其中，仿真参数可以批量设置，例如，可以为所有实验样本设置实验样本执行时间，无需一个一个设置。服务端可将仿真参数存储至数据库。在实验设计完成后，可以获得多个实验样本和数据库中的仿真参数，之后实验运行控制子系统进行仿真执行。实验运行控制子系统也可以分为客户端和服务端，那么可以将实验运行控制子系统的客户端和实验设计子系统的客户端放在一起，统一作为客户端，将实验运行控制子系统的服务端和实验设计子系统的服务端放在一起，统一作为服务端。

基于图2，本发明实施例给出了一个在线仿真实验系统的体系结构，图3为本发明实施例中在线仿真实验系统的体系结构，在线仿真实验系统的体系结构采用服务化的思想，综合利用“云+端”架构和“平台+插件”技术，以统一的模拟训练模型与计算中心体系架构和标准规范为指导，在计算资源、存储资源、网络安全资源、实验云平台等基础设施的支撑下，将客户端展示与服务端逻辑分离，采用服务端的服务或应用插件的形式，将业务逻辑进行抽象和服务封装，通过Web页面、可执行程序界面等多种客户端展示方式，为仿真实验人员提供一致、便捷、友好的操作界面。在线仿真实验系统的体系结构分为基础设施层、服务层和应用层三个层次。

基础设施层由硬件设备和实验云平台组成。硬件设备包括计算资源、存储资源、网络安全资源，为实验任务的开展提供基础硬件设施；实验云平台由云计算环境提供，在裸金属硬件设备基础上，利用虚拟化技术，构建出满足复杂场景下实验任务基础资源按需调配、弹性伸缩的异构云环境，为云化服务提供运行环境。

服务层由服务集成框架、基础服务和功能服务组成。服务集成框架具备服务支撑和集成开发的能力，提供统一的云化服务接入规范和集成运行环境；基础服务包括基础运行服务、模型管理服务、数据管理服务，为模型在线实验的开展提供基础支撑能力，用于实现对各类仿真模型、仿真引擎的管理和控制，并为各应用提供统一的数据和制品管理功能，在线仿真实验系统通过对服务的调用实现对模型的查看和检索；功能服务面向具体的实验应用，提供专业的在线实验功能，包括实验设计管理服务和实验运行控制服务，实验设计管理服务在可视化建模与展示平台(客户端)的基础上，提供仿真实验项目管理、仿真想定管理和实验样本管理等服务，实验运行控制服务提供实验环境开设、实验过程管控、实验资源回收、实验环境监视、实验状态监视、实验结果展示、实验资源部署等服务，为全流程、全要素的模训实验开展实施提供支撑。

应用层直接面向仿真实验人员，由应用集成框架和各类应用组成。应用集成框架以框架的形式提供各类应用的统一集成环境，包括应用插件集成接口、Web页面集成接口、统一认证及权限管理接口、数据访问接口和信息交互接口；应用按照功能定位分为实验设计子系统应用和实验运行控制子系统应用，其中实验设计子系统应用具备仿真实验项目创建、仿真想定编辑、实验样本管理、仿真参数配置和报告生成等功能，实验运行控制子系统应用具备节点管理、环境开设、实验管控、实验监视、指标展示和环境撤收等功能，应用可以有不同的形态，以客户端的形式展示，包括Web页面、可执行程序界面等，应用通过调用服务层的相关服务完成相应的实验业务，并将结果以不同的展示方式呈现给仿真实验人员，实现与仿真实验人员的人机交互。

下面分别对实验设计子系统和实验运行控制子系统进行展开介绍。

实验设计子系统包括实验管理模块、实验设计模块和实验展示模块。

实验管理模块功能：

第一，实验设计子系统可集成多个共享仿真平台，提供多个共享仿真平台的注册、信息编辑与检索功能，实验管理模块能够通过配置表单集成与连接仿真实验所需要的各种共享仿真平台。共享仿真平台主要对各种仿真引擎进行管理和集成，提供仿真引擎注册接口，各类仿真引擎通过调用注册接口，将仿真引擎信息注册到实验设计子系统中，仿真引擎信息包括名称、版本、描述等信息，实验设计子系统提供对仿真引擎的信息编辑和检索功能，对仿真引擎进行统一管理。

在共享仿真平台集成管理过程中，首先，共享仿真平台开放注册接口，等待仿真引擎的注册；各仿真引擎通过共享仿真平台的注册接口，将名称、版本、运行环境需求等信息，注册到共享仿真平台中，共享仿真平台对注册的信息进行统一管理；仿真实验人员对注册的仿真引擎进行信息检索、信息编辑等操作，根据仿真实验需求对仿真引擎进行集成配置，为开展实验提供支撑。

实验管理模块能够对仿真引擎的注册信息进行查看和编辑，提供可视化的针对仿真引擎的配置界面，形成针对不同仿真实验的仿真引擎的配置，为在线实验的环境开设和实验运行提供支撑，图4为本发明实施例中共享仿真平台集成管理的原理图。因此，在一实施例中，实验管理模块还用于：

集成共享仿真平台，所述共享仿真平台用于提供仿真引擎的注册接口，对注册的仿真引擎进行管理；

调用共享仿真平台接口，对仿真引擎的注册信息进行查看和编辑。

第二，仿真实验人员在实验管理模块创建仿真实验项目，仿真实验项目以目录的方式进行统一管理，提供仿真实验项目的基础信息编辑、浏览、数据删除等功能。实验管理模块支持多个仿真实验人员多人协同完成仿真实验项目管理。在一实施例中，实验管理模块还用于：在接收到多个仿真实验人员的仿真实验项目的操作指令后，对所述操作指令进行协同处理。

具体地，通过异步登录方式支持多人协同进行仿真实验项目管理；提供目录式浏览以及检索的功能，能够以表格和图形化的方式对仿真实验项目管理数、待运行仿真实验项目数、已运行仿真实验项目进度、运行仿真实验项目故障等多类信息进行监控和管理，方便仿真实验人员把握运行仿真实验项目的实际情况，根据不同的情况做出实时的调整。

具体地，实验管理模块以向导式的方式创建仿真实验项目，包括名称、目的、需求描述等基本信息，同时能够查看模型资源库中的仿真模型，并对所需的仿真模型进行设置；为了达到仿真实验项目的，有时需要不同的仿真实验人员进行设计，实验管理模块能够支持多人在线协同设计，提高效率；仿真实验项目创建完成后，能够以目录的形式进行浏览查看，对特定的仿真实验项目进行检索等操作；对于错误的仿真实验项目能够进行删除操作。

第三，实验管理模块可进行实验样本管理，实验管理模块提供目录式结构对实验样本进行统一管理，不同类型的实验样本进行分类管理，以表格的形式对实验样本进行展示，便于查询和管理，能够对实验样本进行基础信息编辑，同时提供单个查询条件的检索以及多个查询条件联合检索的功能，实现实验样本的快速查找，对于实验样本可以进行单个删除以及批量删除的功能，保证实验样本的正确有效。实验管理模块以服务的方式提供对实验样本的全要素管理，包括数据的目录服务、数据访问服务和数据检索服务等。

实验设计模块功能：

第一，实验设计模块以插件的形式集成和加载仿真想定编辑工具，基于仿真想定编辑工具能够对仿真想定进行编辑；因此，在一实施例中，实验设计模块还用于：

以插件的形式集成和加载仿真想定编辑工具；

接收仿真实验人员在所述仿真想定编辑工具中创建的仿真想定。

然后，基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本，从而基于向导半自动化地完成实验样本设计。其中，仿真想定作为一个模板，批量赋值参数变量后，就快速生成实验样本了。

仿真实验运行需要获得实验样本，例如在对模型进行校核的过程中，需要模型运行在大量不同的实验样本中，来验证模型的正确性。仿真实验的设计需要花费大量的时间用于构建实验样本，如果可以按照仿真实验需求，批量生成实验样本，则会极大提高仿真实验的效率。因此，在本发明实施例中，将仿真想定中的作战实体、行为动作、任务和路线等信息进行参数化，得到大量实验样本。

在生成具体实验样本的时候，通过具体的模型资源库的参数变量值替换仿真想定中的参数变量，通过组合不同参数变量的值，可快速生成一个实验样本，完成仿真实验的设计。

在一实施例中，实验设计模块具体用于：

基于模型资源库，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，所述模型资源库包括作战实体库、行为动作库、任务库和路线库。

仿真想定，以一种既可为仿真实验人员理解和使用，又能够为仿真系统所识别和运用的方式进行结构化和形式化表达的技术，其目的是使仿真实验人员能够基于仿真想定，高效、快速地获得批量实验样本，并驱动仿真节点按照仿真进行自动模拟。

仿真想定中参数变量有多个，表1给出一个作战仿真想定的参数变量的示例。

表1

在对实验样本的编辑过程中，可选择不同的参数变量，然后对参数变量设定取值范围。如设置实体为变量E，作战任务为变量T，行动路线为变量L，进攻方式为W；然后根据仿真实验需求，设置参数变量的取值范围如下：

E＝{e1,e2,e3,……}，支持单值或子集，实体的部署位置可设置为区域内随机或者按照一定队形部署；

L＝{l1,l2,l3,……}，从路线库中选择，支持单值；

T＝{t1,t2,t3,……}，支持集合中的某一个值；

W＝{w1,w2,w3,……}，支持认为进行设置。

假设E存在的取值有5种可能，L为3种，T为2种，W为3种，那么通过组合变量的取值，能够生成5×3×2×3＝90种实验样本。

在基于仿真想定生成实验样本后，实验设计模块提供可执行想定编辑与管理功能，支持基于GIS平台、军队标号进行图形化想定编辑，支持仿真实验人员编辑、查看、保存仿真想定。可根据实验的具体情况，修改仿真想定中参数变量，细化仿真想定中的内容，以满足当前实验的需求，根据仿真想定，提供向导式设计，保证实验有序进行。另外，实验样本可通过导入指定格式的形式获得。表2给出了导入实验样本后，对实验样本进行修改的示例。通过变更实体类型、更改实体数量、更改作战计划、更改实体或部队战法、更改作战环境参数等不少于5种仿真实验设计策略形成不同仿真样本，从而为在线实验的模型校核工作提供支撑。

表2

第二，实验设计模块可以获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数，具体地，实验设计模块以可视化的方式辅助仿真实验人员设置仿真参数。仿真参数至少包括本仿真实验项目采用的仿真引擎、每个实验样本中实验样本执行时间和执行次数，上述仿真参数可存储至数据库，供实验运行控制子系统读取使用。其中，实验样本执行时间是指每种实验样本开始执行的时间，执行次数是指一共执行几次。另外，可对仿真模型的运行配置、启动顺序等进行设计。

前述实验管理模块集成了多个共享仿真平台，共享仿真平台创建了仿真引擎的逻辑拓扑图，除此之外，还可以设计实验需要的模型资源库中仿真资源的仿真参数，供后续修改以及实验过程中使用。在实验设计时，使用元模型对实验环境中节点资源、软件资源、链路资源的特征及关系进行描述，从而分析和确定仿真资源配置中能够进行设置的信息。

在一实施例中，所述实验设计子系统还包括实验展示模块。

实验展示模块功能：

实验展示模块主要完成模型资源统一管理与展现。实验展示模块以目录的方式对模型资源库中的模型资源进行统一管理，支持目录浏览、数据查看与检索等，提供单一条件检索以及多条件联合检索的功能，方便仿真实验人员快速准确的找到相应的模型资源，提供可视化的方式对模型资源进行展示。

模型资源库中存在大量的模型资源，如何快速、准确的找到需要的模型资源是模型资源统一管理与展现解决的问题，通过在模型资源库中获取模型资源，以表格和可视化的形式对模型资源进行展示，方便仿真实验人员进行浏览；当仿真实验人员需要某个特定模型资源时，能够进行单一条件检索以及多条件联合检索，对检索结果进行可视化展现，包括，方便仿真实验人员查找、使用模型资源。

实验运行控制子系统包括实验准备模块、实验开设模块和实验运行模块、管控支撑模块。

实验准备模块功能：

第一，仿真节点信息注册与维护，仿真节点信息注册与维护提供仿真节点信息注册、节点信息查看、节点信息更新等功能，为实验的开展提供节点信息支撑，实验运行过程中可以获取节点信息进行部署资源、状态监控等。

首先，参与仿真节点部署的实验管控代理，在仿真节点启动后，自动检测该仿真节点的配置(包括IP地址、节点配置、已部署的可执行想定情况等)，并将上述信息基于提供的节点注册服务注册到实验运行控制子系统的实验准备模块，注册成功后，可以进行节点中注册信息查询，为实验资源自动化部署提供支撑，同时启动定时更新设置，保证注册信息的时效性、可靠性。

节点的注册信息主要包括节点标识、节点类型、节点的基本配置信息、节点的IP地址、节点已部署的实验资源信息、节点已安装实验样本等，详细信息如表3所示。

表3

在一实施例中，所述仿真节点部署有实验管控代理，所述实验管控代理随着仿真节点启动而运行，并采集仿真节点的基本参数，注册至实验运行控制子系统，将注册信息存储至实验准备模块；每个节点的注册信息都存在一个有效期；所述仿真节点按照预设条件向实验准备模块发送更新的注册信息；

实验准备模块具体用于：

对每个注册的仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

在接收到更新的注册信息后，重新计算注册信息的有效期。

上述有效期是为了保证仿真节点的可用性。只有仿真节点的注册信息在有效期内该仿真节点才是可用的。预设条件包括定时或在发生改变时，所述仿真节点按照预设条件向实验准备模块发送更新的注册信息，以保证这些注册信息得到及时更新，维护仿真节点注册信息的有效性。图5为本发明实施例中节点注册状态机的示意图，图6为本发明实施例中基于管控运行代理进行仿真节点注册的流程图，与图5对应。图5中，主要包括注册中、注册完成、注册失败三个状态。首先，仿真节点获取仿真节点的注册信息，并向中心节点注册；如果连续3次注册失败，则判定为节点不可达，注册失败；如果注册成功，则启动定时器，每间隔固定时间触发定时器，发送或更新注册信息。

第二，获取仿真实验项目的多个实验样本和仿真参数，其中，仿真参数可以读取数据库获取。

实验开设模块功能：

第一，实验环境开设，对每个实验样本分配仿真节点，在一实施例中，所述仿真节点包括物理机、虚拟机和容器；

实验开设模块具体用于：

在仿真节点为虚拟机时，获取当前虚拟机数量；

在实验样本数量大于当前虚拟机数量且小于当前设置的最大并行数时，开设新的虚拟机。

具体实施时，开设新的虚拟机时调用云计算创建接口，按照虚拟机模板创建新的虚拟机，虚拟机里部署实验管控代理，会随着虚拟机启动而运行，并采集虚拟机基本参数，注册给实验运行控制子系统。实验运行控制子系统根据注册信息，维护着当前可用的虚拟机的资源，并通过实验管控代理完成对虚拟机资源的管控、资源部署等操作。图7为本发明实施例中实验环境开设的原理图，流程包括：

①实验运行控制子系统进行实验样本加载；

②虚拟机节点按需开设或自动开设，物理节点人工启动；

③节点信息获取与注册，包括虚拟机节点和物理节点；

④实验运行控制子系统向虚拟机节点下发部署指令；

⑤虚拟机节点从模型资源库下载实验资源；

⑥虚拟机节点进行实验资源安装，包括仿真引擎和各类仿真模型，实验样本解析；

⑦虚拟机节点进行节点开设状态上报；

⑧实验运行控制子系统进行运行状态监控。

第二，实验资源远程自动化部署，主要提供实验资源下发安装、脚本部署、状态监控等功能，为实验的自动化部署提供支撑，仿真实验人员能够通过可视化操作的方式，对实验环境进行统一管理，提高实验环境可设的效率。

在节点注册完成后，实验运行控制子系统的实验开设模块，自动寻找与仿真节点对应的实验资源，自动拆解实验样本，完成资源的准备工作；在此基础上，将实验资源部署到各仿真节点，然后实验开设模块向各仿真节点部署的侦听服务发送部署指令，同时，为该仿真实验项目划分专属实验空间，以保证实验过程、状态、数据等相对独立，互不影响。

在一实施例中，实验开始模块具体用于：对每个仿真节点，基于对应的实验样本，从实验资源库中下载对应的实验资源，所述实验资源包括仿真引擎和仿真模型；通过实验管控代理对所述实验资源进行部署。

也就是，实验资源的部署依托于实验管控代理，配合实现实验资源，包括软件、模型、仿真参数的下载，图8为本发明实施例中实验资源部署管理状态机的示意图，主要包括实验资源下载安装、实验样本部署、部署成功、部署失败四个状态。首先，各仿真节点接收到部署指令后，启动实验资源部署管理状态机，判断本节点是否需要安装实验资源，主要是指仿真模型，或者成为仿真模拟软件，如果需要安装则进行相应实验资源的下载与安装，安装成功后进入下一步，安装失败则发送部署失败(安装失败)消息；在本节点已安装所需实验资源时，判断是否需要进行实验样本部署，若是，进入实验样本部署状态管理，否则直接进入部署成功状态；实验样本部署成功后，发送资源部署成功消息，否则发送部署失败(实验样本失败)消息。如果仿真节点无须部署实验资源与实验样本，则直接发送实验资源部署成功消息。

图9为本发明实施例中基于实验管控代理进行实验资源部署的流程图，与图8对应，其中，在实验资源下载安装这一步，需要实验管控代理进行，具体地，实验开设模块根据绑定的仿真节点信息查询向注册服务器查询节点IP地址，根据IP地址向此节点实验管控代理下达资源下载命令，实验管控代理收到下载命令后确定实验资源(主要是软件)安装目录，并从实验资源库中下载实验资源，在下载过程中向实验开设模块汇报下载进度，如果下载失败则向实验开设模块汇报下载失败；如果下载成功，则把下载的文件进行解压，并汇报安装完成，此仿真节点的实验资源部署完成。

在实验资源部署成功并且参与仿真模型完成初始化工作后，向实验开设模块上报就绪状态；实验开设模块提供开设状态管理功能，在接收到所有仿真节点上报的就绪状态后，说明实验环境开设成功，则可以进入实验执行阶段。

第三，环境状态监视管理，仿真实验人员能够对实验环境状态进行监控管理，环境状态监视管理功能提供对仿真节点注册信息的监控、实验环境连通性检测、仿真节点时钟校验等辅助功能，同时能进行多种基本故障的诊断与定位，帮助仿真实验人员在实验过程中对实验资源进行状态监视，实现实验的健康诊断。

环境状态监视管理功能主要帮助仿真实验人员及时掌握实验环境情况、排查故障，以可视化的形式对节点注册信息进行监控，并对异常节点信息提供告警配置，能够自动监测节点信息，当存在异常节点信息时，能够根据告警规则进行告警，仿真实验人员根据告警信息对错误节点进行诊断，对可能的故障位置利用诊断工具进行诊断，根据诊断工具定位的故障信息进行故障排除。

实验环境状态监视管理依赖于实验管控代理，实验管控代理启动后每个诊断周期通过订阅发布的方式自动更新仿真节点的状态信息，实验运行控制子系统的监控服务订阅这些状态信息，对一个诊断周期内的所有状态信息进行汇总统计分析，并根据设置的告警、错误条件进行状态信息的通知和显示，辅助仿真实验人员进行实验状态的诊断以及实验故障的定位，图10为本发明实施例中实验环境状态监视的原理图。图11为本发明实施例中基于实验运行代理进行实验环境状态监视的流程图。

第四，资源清理与环境恢复，在一实施例中，实验开设模块还用于：对每个仿真实验项目划分一个实验空间；在所述实验空间中对每个实验样本分配仿真节点；在仿真执行完毕后，通过实验管控代理清空实验空间。

资源清理与环境恢复是指在实验结束后，进行资源清理与环境恢复，能够辅助仿真实验人员快速删除已部署的无用资源，将节点恢复至实验前状态，以支持后续实验的开展。

实验资源的清理与环境的恢复依托于实验空间技术，将不同的仿真实验项目分配到不同的实验空间中，一方面能够实现仿真实验项目之间的隔离，避免多组并行仿真实验项目之间的干扰，另一方面能够实现对实验资源的高效管理，在实验结束后，只需要清空实验空间即可完成实验资源的清理与环境的恢复。实验空间是物理上独立的存储单元，以多级文件夹的形式进行组织，每一次仿真实验项目生成一个具有唯一标识的实验ID，将实验ID作为实验空间的顶层目录，然后按照实验资源、实验样本、仿真参数配置和日志对本次仿真实验项目的各类资源进行组织和管理，这样保证不同仿真实验项目之间，实验资源相互隔离、独立，执行过程中不会相互影响，从而对执行结果产生错误结果，在实验结束后进行环境清理撤收时，直接删除整个实验空间目录，实现实验资源的清理和环境的恢复。

图12为本发明实施例中基于实验管控代理进行实验环境清理的流程图，实验结束后，实验运行控制子系统的实验开设模块根据节点绑定情况查询节点的地址信息，向对应节点的实验管控代理发送数据回收指令，实验管控代理收到指令后在对应的数据文件目录中查找实验数据文件并上传到文件服务器中，上传完毕后清理当前节点实验空间中的文件，并将结果上报给实验运行控制子系统，实验运行控制子系统从文件服务器下载各实验节点的实验数据文件并进行数据汇总。

实验运行模块功能：

第一，实验运行监控，实验运行控制子系统的实验运行模块提供实验运行监控功能，通过各仿真节点和实验资源上报的状态信息进行统计分析，能够对实验资源的状态、仿真实验的流程、实验的进度以及关键事件进行监视，支持仿真实验人员在实验可视化模块中查看实验执行进度。

实验运行监视基于各仿真节点和实验资源上报的各类状态信息，首先对状态进行分类，对多个周期的状态数据进行统计和分析，并根据告警规则进行告警判断，将状态统计信息和告警信息以可视化的方式进行展示。

实验运行状态监控功能主要包括监控参数设置、状态监视、流程监视、进度监视和事件监视，图13为本发明实施例中实验运行模块的监控原理图。监控参数设置主要是配置监控对象与监控信息的相关参数信息；流程监视通过从分布式仿真中间件取当前实体信息，构建数据流程视图；进度监视通过从分布式仿真中间件获取想定和实体运行状态评估当前进度；事件监视主要通过从分布式仿真中间件中获取事件记录信息。其中，图13中的实体为仿真模型的一种。

实验运行状态监控功能负责监视实验开展过程中的各类实验资源状态，为实验执行和分析提供手段。运行状态监视的核心视图使用JSON进行模块间调用指令编码。实验过程使用多视图模式对监视信息进行分类展现，采用数据缓存机制和只更新变化数据策略处理大规模的数据实时更新，展现效果上使用进度条、表格、饼状图、文字等多种方式展示监控结果，能够实现对实验流程、进度、事件的多样化监视。

第二，实验结果查看与报告生成功能，能够基于实验数据库，通过配置实验结果的展示方案，支持仿真实验人员以折线图、柱状图、饼图、雷达图、散点图、表格等可视化方式对实验结果进行展现和查看，提供实验报告模板，能够将实验结果关联到实验报告中，生成用于总结和讲评的实验报告。

实验结果报告生成包含实验报告模板管理、实验报告编辑、实验报告导出和实验报告管理等功能，支持仿真实验人员按需选择实验结果，并按照指定的实验结果报告模板将选择内容自动生成为符合格式要求的实验结果报告。

支持实验报告的本地文件导出，导出格式支持Word、HTML、PDF和Excel等文件格式。

管控支撑模块功能：

第一，管控基础传输服务，管控基础传输服务以服务接口的方式为实验资源的接入和运行控制提供支撑。管控基础传输服务对外提供统一标准的API接口集。封装的基础服务主要包括节点注册服务、资源部署服务、活动协调服务、数据交互服务、状态查询服务以及时钟管理服务六类，通过接口封装可以屏幕底层技术细节，形成标准的服务接口开发包，以便用户进行敏捷接入，实现实验资源的快速集成和管控。

第二，实验管控代理

实验管控代理为每个物理机节点或虚拟机节点上的系统后台服务，它提供了一系列基础服务，如文件传输服务、进程管理服务、压缩解压服务、连通性服务等。实验管控代理自身通过对这些基础服务进行组合调用，从而完成实验资源的注册、部署、仿真节点的时间同步、实验状态的监视等功能；实验管控系统通过对这些基础服务的远程调用，完成实验环境的自动开设、实验资源的物理隔离、实验环境清理等功能。

实验管控代理配合实验运行控制子系统中的其他模块共同完成对实验的管控，实验运行控制子系统采用服务端/客户端的思想，客户端方面实验管控代理能够快速响应来自实验运行控制子系统的环境开设、实验控制、状态监视、环境撤收等指令，服务端方面对每个仿真节点采用单独的线程进行管理，支持对不少于100个仿真节点进行运行管控。实验管控代理所提供的基础服务如表4所示。

表4

基于实验管控代理提供的服务，配合实验运行控制子系统中的实验环境开设、实验状态监视等模块，能够实现对实验环境的快速、按需自动化构设，能够实现对实验环境和实验进度的可视化监视，能够实现对实验数据的回收和实验环境的撤收。

实验管控代理主要是配合实验运行控制子系统对实验资源进行管理，其中，实验管控代理实现仿真节点注册、实验资源部署、实验环境状态监视、实验环境清理的过程已经在前面叙述，这里不再赘述。下面从仿真节点时间同步说明实验管控代理的工作方式及作用。

图14为本发明实施例中基于实验管控代理进行实验节点时间同步的流程，实验管控代理在运行过程中，周期性的向时钟源发送时间同步请求，请求通过后从时钟源获取当前时间，然后解析并设置本仿真节点的时间信息，完成仿真节点的时间同步。

综上所述，本发明实施例提出的系统中，可以基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本，实现了批量生成实验样本，进而基于批量实验样本进行实验部署并执行，最后获得仿真实验数据，实现了在线仿真即时实验，可满足利用在线即时实验进行模型校核和战法优选的需求。

本发明实施例还提出一种在线仿真实验方法，其原理与在线仿真实验系统类似，这里不再赘述。

图15为本发明实施例中在线仿真实验方法的流程图，包括：

步骤1501，获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；

步骤1502，基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；

步骤1503，获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；

步骤1504，对每个实验样本分配仿真节点；

步骤1505，对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

步骤1506，在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。

在一实施例中，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，包括：

基于模型资源库，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，所述模型资源库包括作战实体库、行为动作库、任务库和路线库。

在一实施例中，所述仿真节点部署有实验管控代理，所述实验管控代理随着仿真节点启动而运行，并采集仿真节点的基本参数，注册至实验运行控制子系统，将注册信息存储至实验准备模块；每个节点的注册信息都存在一个有效期；所述仿真节点按照预设条件向实验准备模块发送更新的注册信息；

所述方法还包括：

对每个注册的仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

在接收到更新的注册信息后，重新计算注册信息的有效期。

在一实施例中，所述仿真节点包括物理机、虚拟机和容器；

所述方法还包括：

在仿真节点为虚拟机时，获取当前虚拟机数量；

在实验样本数量大于当前虚拟机数量且小于当前设置的最大并行数时，开设新的虚拟机。

在一实施例中，对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源，包括：

对每个仿真节点，基于对应的实验样本，从实验资源库中下载对应的实验资源，所述实验资源包括仿真引擎和仿真模型；

通过实验管控代理对所述实验资源进行部署。

在一实施例中，所述方法还包括：

对每个仿真实验项目划分一个实验空间；

在所述实验空间中对每个实验样本分配仿真节点；

在仿真执行完毕后，通过实验管控代理清空实验空间。

综上所述，本发明实施例提出的方法中，可以基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本，实现了批量生成实验样本，进而基于批量实验样本进行实验部署并执行，最后获得仿真实验数据，实现了在线仿真即时实验，可满足利用在线即时实验进行模型校核和战法优选的需求。

本发明实施例还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述在线仿真实验方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述在线仿真实验方法。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述在线仿真实验方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序业务系统。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序业务系统的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序业务系统的流程图和/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。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线仿真实验系统，其特征在于，包括：实验设计子系统和实验运行控制子系统，其中，

实验设计子系统，包括：

实验管理模块，用于获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；

实验设计模块，用于基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；

实验运行控制子系统，包括：

实验准备模块，用于获取仿真实验项目的多个实验样本和仿真参数；

实验开设模块，用于对每个实验样本分配仿真节点；对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

实验运行模块，用于在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，实验设计模块具体用于：

基于模型资源库，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，所述模型资源库包括作战实体库、行为动作库、任务库和路线库。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真节点部署有实验管控代理，所述实验管控代理随着仿真节点启动而运行，并采集仿真节点的基本参数，注册至实验运行控制子系统，将注册信息存储至实验准备模块；每个节点的注册信息都存在一个有效期；所述仿真节点按照预设条件向实验准备模块发送更新的注册信息；

实验准备模块具体用于：

对每个注册的仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

在接收到更新的注册信息后，重新计算注册信息的有效期。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真节点包括物理机、虚拟机和容器；

实验开设模块具体用于：

在仿真节点为虚拟机时，获取当前虚拟机数量；

在实验样本数量大于当前虚拟机数量且小于当前设置的最大并行数时，开设新的虚拟机。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，实验开设模块具体用于：

对每个仿真节点，基于对应的实验样本，从实验资源库中下载对应的实验资源，所述实验资源包括仿真引擎和仿真模型；

通过实验管控代理对所述实验资源进行部署。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，实验开设模块还用于：

对每个仿真实验项目划分一个实验空间；

在所述实验空间中对每个实验样本分配仿真节点；

在仿真执行完毕后，通过实验管控代理清空实验空间。

7.一种在线仿真实验方法，其特征在于，包括：

获取仿真实验人员创建的仿真实验项目，所述仿真实验项目是仿真实验人员基于仿真实验需求创建的；

基于仿真实验需求，为仿真实验人员选定的仿真想定中每个参数变量批量赋值，生成多个实验样本；

获取仿真实验人员针对多个实验样本设置的仿真参数；

对每个实验样本分配仿真节点；

对每个仿真节点，根据对应的实验样本，部署实验资源；

在接收到实验运行命令后，读取仿真参数，根据每个仿真节点部署的实验资源，运行仿真实验，获得仿真实验数据。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7所述方法。

9.一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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7所述方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7所述方法。

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