一种仿真模型框架构建方法、仿真模型框架及仿真系统与流程

本发明涉及模型框架构建领域，具体公开了一种仿真模型框架构建方法、仿真模型框架及仿真系统。

背景技术：

系统仿真(systemsimulation)就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。在单机或分布式仿真系统构建中，仿真模型的开发是尤为重要的。仿真模型的构建基础是仿真模型的框架，仿真模型的框架有不同的标准，采用的语言也不同，在进行仿真时，要求用户掌握仿真框架对应的语言，这要求用户掌握大量的语言，这显然是不现实的。用户只能选择自己熟悉的语言构建的仿真模型框架，使得传统仿真平台的复用性较差，学习成本高。

技术实现要素：

本发明目的在提供一种仿真模型框架构建方法、仿真模型框架及仿真系统，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种仿真模型框架构建方法，包括以下步骤：

配置模型接口，包括输入接口、输出接口、计算接口以及外部事件激励接口；

根据数据交互方式，建立不同接口之间的交互接口；

基于交互接口连接输入接口、输出接口、计算接口以及外部事件激励接口以构建仿真模型框架。

优选地，输入接口接收数据的方式包括动态输入以及静态输入。

优选地，数据交互方式采用包对包的方式。

依托于上述构建方法，本发明还提供了一种仿真模型框架，包括：

用于获取仿真模型条件的输入接口；用于输出仿真结果的输出接口，用于响应外部通知、响应计算的外部事件激励接口以及用于处理外部事件激励的计算接口，计算接口分别与输入接口、输出接口以及外部事件激励接口通过交互接口连接。

依托于上述仿真框架，本发明还提供了一种仿真系统，其仿真模型包括三级仿真模型框架，第二级仿真模型框架包括头仿真模型框架、若干中间仿真模型框架以及尾仿真模型框架，头仿真模型框架的输入接口与第一级仿真模型框架的输出接口连接，头仿真模型框架的输出接口与中间仿真模型框架的输入接口连接；尾仿真模型框架的输出接口与第三级仿真模型框架的输入接口连接，尾仿真模型框架的输入接口与中间仿真模型框架的输出接口连接；中间仿真模型框架之间按输出接口与输入接口连接的方式逐一串联；第一级仿真模型框架的输入接口用于获取仿真模型条件；第三级仿真模型框架的输出接口作为最终仿真结果输出端。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过配置模型的输入接口、输出接口、计算接口以及外部事件激励接口，使得真模型的框架不局限于单一一种语言，具有良好的复用性。

2、本发明的仿真构架通过ioce框架的模式实现了模型的组装，将任意o端的仿真模型作为i端输入作用于其他仿真框架中，实现模型的组装，能够支持大规模的仿真模型计算。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的仿真模型框架构建方法流程图；

图2是本发明优选实施例的仿真模型框架结构示意图；

图3是本发明优选实施例的仿真模型系统结构示意图；

图4是本发明优选实施例的仿真模型系统底层模型。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种仿真模型框架构建方法，包括以下步骤：

s1：配置模型接口，包括输入接口、输出接口、计算接口以及外部事件激励接口。

输入接口(input)，如果是内部输入则模型本体自行获取，如果由外部模型提供，模型需要通过订购才能获取。输入接口简称为i，是模型的条件。

输出接口(output)，如果外部模型使用该接口输出数据，则需要发布输出。输出接口简称为o，是模型的结果。

计算接口(calculate)，处理外部事件激励。计算接口简称为c，是模型的功能。

外部事件激励(event)，用于响应外部通知，响应计算。尾部事件激励接口简称为e，是触发c的外部激励。

将这类在一定的外部或内部输入条件下，被一定的消息所触发而产生事件响应，根据响应进行计算并输出结果的模型称为ioce，可表示为：

model(i，o，c，e)。

从i端进行仿真条件的方式有多种，如通过自定义描述的方式进行输入，通过仿真系统制定的模型库对应的图元化模块进行选择输入。

s2：根据数据交互方式，建立不同接口之间的交互接口。

在ioce模型中，数据的交互采取包对包的方式，即输入与输出数据均为结构体，要求大小、结构一致，如图3所示。标准协议数据单元即为各个模型输入与输出接口(结构体)的集合。在特定的仿真系统中，需要定义一个标准协议数据单元。在c语言中，一般定义为各个模型共用的头文件(.h文件)。

s3：基于交互接口连接输入接口、输出接口、计算接口以及外部事件激励接口以构建仿真模型框架。

事件触发是计算模型的关键功能且贯穿计算模型的全生命周期。事件提供者可以是其它计算模型，也可以是计算模型自身。要驱动其它计算模型，则要求事件必须能穿透模型边界。

优选地，输入接口接收数据的方式包括动态输入以及静态输入。

计算模型的输入接口设计要求能接收动态输入和静态输入。静态输入主要是数据文件输入等，静态输入的特点是交互频率低，往往在模型初始化事件触发时处理。动态输入主要是模型依赖的外部接口数据，其特点是交互频繁且随时间变化。

输出接口的设计需要兼顾其它计算模型的输入接口，输出同样包括动态和静态两类，模型的输出如果需要涉及文件输出，则需要考虑高速设备和低速设备的协调问题。

依托于上述构建方法，本发明还提供了一种仿真模型框架，参见图1，包括：

用于获取仿真模型条件的输入接口；用于输出仿真结果的输出接口，用于响应外部通知、响应计算的外部事件激励接口以及用于处理外部事件激励的计算接口，计算接口分别与输入接口、输出接口以及外部事件激励接口通过交互接口连接。

ioce模型可分为原子模型与组合模型。原子模型为不可再分割的模型，是构成模型体系的基础。即本申请所述的仿真模型框架。输入接口为模型从外部获取数据的接口，分为交互接口与配置接口。交互接口为模型与其他模型之间交换数据的接口，配置接口为模型的初始化接口。输出接口为模型向外部发布数据的接口，计算接口为原子模型的回调函数，负责在仿真时间推进时执行仿真运算。

依托于上述仿真框架，本发明还提供了一种仿真系统，参见图2，其仿真模型包括三级仿真模型框架，第二级仿真模型框架包括头仿真模型框架、若干中间仿真模型框架以及尾仿真模型框架，头仿真模型框架的输入接口与第一级仿真模型框架的输出接口连接，头仿真模型框架的输出接口与中间仿真模型框架的输入接口连接；尾仿真模型框架的输出接口与第三级仿真模型框架的输入接口连接，尾仿真模型框架的输入接口与中间仿真模型框架的输出接口连接；中间仿真模型框架之间按输出接口与输入接口连接的方式逐一串联；第一级仿真模型框架的输入接口用于获取仿真模型条件；第三级仿真模型框架的输出接口作为最终仿真结果输出端。

本申请所述的仿真系统即为ioce模型所说的组合模型。通过组装关联功能的多个模型可以生成组合模型，组合模型同原子组件一样，符合ioce模型规范。组合组件内部通过连线和映射统一内部接口和外部接口。通过图4可以更加立体的了解ioce组合模型。图4中，底层模型中模型a、b、c、d共同构成了顶层模型的模型2。顶层模型中模型1、2、3、4也同样还可以构成其他模型中的输入模型。

实施例2：

本实施例以城市交通为例进行说明。

首先通过i端输入仿真条件，包括车辆配置和道路状态，车辆配置包括车辆的形状，车辆的加速度等；道路状态包括拥堵状况，道路施工状态等。输入的仿真条件对应的模型均存在于数据库中，用户只需要从数据库中选择对应的仿真条件即可。仿真条件可以通过图元的形式提供给客户，也可以由客户根据需求创建，但要求客户所创建的仿真条件符合自然规律、工业生产能力等。输入接口的仿真条件输入完成后，仿真条件数据通过计算接口进行执行，执行结果包括车辆的运行速度、道路红绿灯变化情况等。执行结果通过输入接口输出供用户查看。当通过外部事件激励接口输入外部事件，如下雪时，车辆的行驶速度会根据外部事件的变化发生变化，如车辆的加速度和最大行驶速度都会发生变化，道路的交通吞吐量也会发生变化，从而输出的结果也就发生了变化。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。