基于rtx+rfm的实时半实物仿真计算机控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统，按自顶向下的划分方法，将其划分为由主控计算机、战情计算机、显示计算机、实时控制计算机及数据库服务器5个部分组成的系统。各部分功能相互独立，相互之间采用基于反射内存网的体系结构，利用反射内存网进行计算机系统间的通讯。战情计算机作为仿真系统的同步控制中心。仿真系统利用战情计算机计算机的RTX定时器对反射内存网络内其他计算机进行同步。采用时统终端同步下的异步串行卡通讯方式，保证仿真设备工作的实时性。
【专利说明】基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于半实物仿真【技术领域】，涉及一种基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统。
【背景技术】
[0002]半实物仿真技术作为一门新兴的边缘学科，在科学研究、工程技术等领域有着广泛地应用。半实物仿真试验具备灵活性、重复性、可控性好及费效比高等诸多优点。尤其时高实时特性的半实物仿真技术在工程设计、试验鉴定等领域有着更加紧迫的需求。高实时特性的半实物仿真技术的关键是解决仿真控制系统的实时性问题。通常在仿真控制系统中，采用控制计算机生成仿真所需的各种控制参数，基于Windows操作系统的控制计算机往往会受到系统资源限制，不具备较高的实时性。而利用Windows操作系统实时扩展(RTX)和反射内存网(RFM)共同构建仿真控制系统则为解决仿真控制系统的实时提供了良好的条件。
【发明内容】
[0003]本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下:
[0005]一种基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统，包括:
[0006]主控计算机分系统，主要完成对试验项目的选择和编辑，对试验参数、关键试验进程进行设置，对战场环境、目标运行轨迹可在二维仿真战场图上进行编辑、试验演示推演，试验数据进行装订存入数据库服务器，对仿真试验进程进行控制；
[0007]战情计算机分系统，主要完成试验战情解算、实时战情下发、数据记录功能；
[0008]显示计算机分系统，主要完成通过接收反射内存网获得的战情计算机解算数据、实时控制计算机控制数据和反馈数据进行三维战情显示和仿真设备状态显示；
[0009]数据库服务器分系统，主要负责完成数据资源的管理与存储；
[0010]实时控制计算机分系统，主要完成战情计算机解算的实时战情接收，对实时战情进行处理，对仿真设备进行实时控制；
[0011]所述主控计算机分系统，战情计算机分系统，显示计算机分系统，数据库服务器分系统以及实时控制计算机分系统之间，通过反射内存RFM网络方式进行连接。
[0012]在上述技术方案中，所述战情计算机分系统可按照RTX的定时周期解算战情信
肩、O
[0013]在上述技术方案中，所述实时控制计算机分系统可将战情信息变换为仿真设备控制数据，实时控制仿真设备运行。
[0014]本发明具有以下的有益效果:
[0015]本发明的基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统，利用有顶向下的设计原则，对实时半实物仿真计算机控制系统进行功能划分，使得仿真系统控制结构层次清晰、功能划分明确。计算机之间采用反射内存网连接，便于系统扩充，实时控制计算机与仿真设备间通讯频率以战情计算机反射内存网更新数据作为同步，保证仿真控制系统的实时性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0017]图1为本发明的系统结构示意图。
[0018]图2为王控计算机接口关系不意图。
[0019]图3为战情计算机接口关系不意图。
[0020]图4为显示计算机接口关系示意图。
[0021]图5为数据库服务器接口关系示意图。
[0022]图6为实时控制计算机接口关系示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明的发明思想为:
[0024]本发明的基于Windows操作系统实时扩展(RTX)和反射内存网(RFM)的半实物仿真计算机系统与常规的半实物仿真试验控制系统相比，本发明在控制系统实时性方面有了显著提高。与常规的半实物仿真系统相似，基于RTX+RFM的实时半实物仿真系统为被试光电装备的半实物仿真测试试验，需要对测试试验过程进行整体战情规划，设定光电装备所需试验范围与相关参数及跟踪目标特性(包括光学特性、目标运动信息等)。对规划完毕的战情信息进行战情解算，解算后的信息作为控制参数实现对仿真设备的控制，以生成仿真测试环境。被试光电系统的反馈信息通过作为反馈输入到仿真系统中，实现闭环仿真。仿真测试过程中，计算机控制系统还需进行仿真系统设备状态和反馈数据的显示以及上述数据的数据库实时存储工作对测试试验过程中。由于系统采用基于RTX+RFM的控制结构，所以系统可以在IkHz的频率下工作，系统具有较高的实时性，可以满足绝大多数的半实物仿真系统的实时性要求。
[0025]为达到半实物仿真系统高实时性(IkHz)的要求，需要解决控制系统响应周期和系统间各计算机通讯频率的瓶颈问题。本系统首先对各计算机的Windows操作系统进行实施改造，在操作系统中安装Ardence公司的RTX (Windows操作系统实时扩展)软件,使操作系统具备了实时特性。使用GE公司的实时反射内存卡、反射内存交换机构筑反射内存网。采取上述两个手段，系统中断和系统通讯周期的瓶颈便得以解决。
[0026]本发明为基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统进行功能分配，系统各计算机功能层次清晰，系统实时数据流定义明确。计算机之间通过反射内存(RFM)网络方式进行连接，使得仿真系统的各计算机之间可以满足IkHz的通讯频率收发数据。反射内存网内的计算机扩充简单易行。计算机控制系统接收外部信号触发，接收外部触发后采用RTX内部中断、反射内存网数据中断，接收、发送及解算数据，对仿真设备进行控制，为被试装备提供实时仿真能力。
[0027]本发明采用自顶向下的设计原则，首先对基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统功能进行划分，依据功能实现的不同，将仿真系统划分为主控计算机分系统、战情解算计算机分系统、实时控制计算机分系统、数据库服务器分系统以及显示计算机分系统。各分系统功能如下:
[0028]a、主控计算机为半实物仿真系统提供了战情设计与仿真过程控制平台。试验操作
人员在进行试验之前，需要对试验项目以及试验进程进行规划，然后通过主控计算机进行战情设计，输入相关的试验参数和关键试验进程。在战情设计过程中，可利用主控计算机的战情预演软件对设计的战情进行模拟推演，进一步发现战情设计中存在问题，完善战情设计。在主控计算机上完成战情设计后，相关数据装订打包成数据库文件，通过网络交换机存入数据库服务器，供仿真试验系统试验时调用。试验开始时，试验操作人员可通过主控计算机的试验进程控制模块完成仿真试验的开始、停止、挂起、恢复以及人工干预等控制；
[0029]b、战情计算机是半实物仿真系统的战情解算中心和系统同步控制中心。战情计算机根据战情设计信息、设定参数，完成对仿真试验战场仿真战情数据的动态实时演算，分解目标空间、姿态以及环境背景变化等参数，并通过反射内存网络下发分解数据，仿真控制计算机提供控制数据。战情计算机接入GPS系统的同步信号，作为试验的同步起始信号，通过战情计算机RTX定时器作为数据发送同步信号。
[0030]C、数据库服务器分系统负责完成数据资源的管理与存储。具备对数据的录入(导入)、查询、修改、删除、导出等功能，支持对数据、文件、图像、视频等的存储与查询。对主控计算机设定的试验文档、战情计算机解算的实时战情以及控制计算机反馈的仿真终端设备反馈信息进行存储；
[0031]d、实时控制计算机作为仿真设备控制核心，接收战情计算机下发的战情信息，并根据仿真设备参数，生成仿真设备控制数据，接收仿真设备反馈数据，通过反射内存网将仿真设备反馈数据发送给战情计算机、显示计算机；同时对内场仿真设备进行位置标定，确定设备试验能力；
[0032]e、显示计算机是仿真试验过程的显示中心。现实计算机通过反射内存网获得战情计算机、实时控制计算机的通讯数据，进行三维仿真战情显示及仿真设备运行状态显示；
[0033]发明中，各计算机之间采用通过反射内存网进行互连。反射内存网为半实物仿真系统解决了通讯瓶颈。战情计算机与实时控制计算机采用IkHz频率进行数据通讯，实时控制计算机以IkHz向仿真控制设备发送控制数据,主控计算机通过反射内存网与战情计算机交互战情规划信息(非实时交互)，显示计算机通过反射内存网获得战情计算机、实时控制计算机信息，用以进行三维战情显示、设备状态显示。各计算机通过以太网络与数据库服务器连接，将各自生成的数据存入数据库。
[0034]实时控制计算机与仿真设备之间通过异步串行卡进行数据通讯，实时控制计算机进行战情解算生成控制数据发送至仿真设备，接收仿真设备反馈数据。
[0035]下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0036]采用自定向下的功能划分计算机控制系统结构如图1所示，软件运行环境为Windows系统，程序设计采用VC6.0、RTX7.UGE反射内存卡、反射内存交换机及相应软件开发包。
[0037]本发明具体实施方法如下:
[0038]主控计算机分系统主要完成对试验项目的选择和编辑，对试验参数、关键试验进程进行设置，对战场环境、目标运行轨迹可在二维仿真战场图上进行编辑、试验演示推演，试验数据进行装订存入数据库服务器，对仿真试验进程进行控制。主控计算机硬件包括反射内存卡、内置以太网卡。利用反射内存卡与战情计算机、实时控制计算机、显示计算机构成反射内存网络。利用以太网卡与数据库连接。主控计算机接口关系如图2所示。
[0039]战情计算机分系统主要完成试验战情解算、实时战情下发、数据记录功能。战情计算机内安装反射内存卡、内置以太网卡以及RTX7.1。同时，战情计算机接入GPS的同步脉冲作为仿真系统的同步基准。以RTX的定时事件为同步节拍进行战情解算，下发给实时控制计算机。战情计算机通过以太网与数据库服务器连接，可见解算战情从数据库存入、读出。战情计算机接口关系如图3所示。
[0040]显示计算机分系统主要完成通过接收反射内存网获得的战情计算机解算数据、实时控制计算机控制数据和反馈数据进行三维战情显示和仿真设备状态显示。显示计算机内安装反射内存卡。显示计算机接口关系如图4所示。
[0041]数据库服务器主要完成数据资源的管理与存储，具备对数据的录入(导入)、查询、修改、删除、导出等功能，支持对数据、文件、图像、视频等的存储与查询。需要进行管理的数据库主要包括试验文档数据库、电子地图库、试验战情库、环境数据库、目标数据库等。数据库服务器接口关系如图5所示。
[0042]实时控制计算机分系统主要完成战情计算机解算的实时战情接收，对实时战情进行处理，对仿真设备进行实时控制。实时控制计算计接收战情计算计的解算战情信息作为数据同步，实时控制计算机将解算战情信息转化为仿真设备控制信息，控制仿真设备运行。实时控制计算机安装反射内存卡、以太网卡、异步串行卡。实时控制计算机接口关系如图6所示。
[0043]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统，其特征在于，包括: 主控计算机分系统，主要完成对试验项目的选择和编辑，对试验参数、关键试验进程进行设置，对战场环境、目标运行轨迹可在二维仿真战场图上进行编辑、试验演示推演，试验数据进行装订存入数据库服务器，对仿真试验进程进行控制； 战情计算机分系统，主要完成试验战情解算、实时战情下发、数据记录功能； 显示计算机分系统，主要完成通过接收反射内存网获得的战情计算机解算数据、实时控制计算机控制数据和反馈数据进行三维战情显示和仿真设备状态显示； 数据库服务器分系统，主要负责完成数据资源的管理与存储； 实时控制计算机分系统，主要完成战情计算机解算的实时战情接收，对实时战情进行处理，对仿真设备进行实时控制； 所述主控计算机分系统，战情计算机分系统，显示计算机分系统，数据库服务器分系统以及实时控制计算机分系统之间，通过反射内存RFM网络方式进行连接。
2.根据权利要求1所述的基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统，其特征在于，所述战情计算机分系统可按照RTX的定时周期解算战情信息。
3.根据权利要求1所述的基于RTX+RFM的实时半实物仿真计算机控制系统，其特征在于，所述实时控制计算机分系统可将战情信息变换为仿真设备控制数据，实时控制仿真设备运行。
【文档编号】G05B17/02GK103926841SQ201410120304
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】王建军, 李岩 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所