一种混合实时性LVC仿真试验系统的制作方法

一种混合实时性lvc仿真试验系统
技术领域
1.本发明涉及一种混合实时性lvc仿真试验系统，属于仿真技术领域。


背景技术：

2.lvc仿真是指实物(live)、虚拟(virtual)、构造(construct)相结合的仿真。实现lvc仿真需要基于分布式仿真支撑架构实现底层通信，并且采用网关、适配器、包装器等技术实现异构仿真资源的封装与集成。lvc系统要求仿真系统必须按照1：1时钟速度推进。国外典型的lvc体系架构为tena，国内有tisa、josim等。
3.在lvc作战仿真应用中，存在大量的仿真实体，全部采用强实时仿真回路，会由于网络通信能力不足以支撑时间同步而造成系统锁死，逻辑时间无法推进。同时雷达对抗、末制导拦截等作战过程在一般的非实时仿真回路中存在精度下降，可信度不足的问题。因此必须探索一种兼顾强实时仿真精度和非实时仿真灵活性的仿真试验系统。


技术实现要素：

4.本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种混合实时性lvc仿真试验系统，可以更为有效的利用强实时仿真网络，同时降低系统的强实时耦合性，支持更大规模的体系级作战仿真。
5.本发明的技术方案：一种混合实时性lvc仿真试验系统，包括多个混合实时性仿真实体；所述混合实时性仿真实体同时具有在以太网类环境使用的对象模型接口和在vmic反射内存通信环境中使用的共享内存接口；还包含一个强实时仿真交互缓冲区；
6.所述对象模型接口，使用基于类tena中间件的对象模型交互方式传输数据，具有毫秒级实时性；
7.所述共享内存接口，使用共享内存在vmic反射内存环境传输数据，具有微秒级实时性。
8.所述强实时仿真交互缓冲区，作为内存中的一个区域，仿真实体自身状态更新或其他仿真实体的强实时仿真交互过程，在其中写入强实时仿真交互请求、交互数据和交互时刻的墙上时钟值，构成强实时交互数据包。
9.所述混合实时性仿真实体，在体系集成作战试验过程中代表一个作战单元实体，具有正常推进模式和强实时推进模式两种状态；正常推进模式的特点是体系作战仿真过程中作战单元的之间的交互对实时性要求较低，包括指挥控制、空间运动；强实时推进模式的特点是体系作战仿真过程中作战单元的之间的交互对实时性要求较高，包括末制导、射击、雷达照射。
10.所述正常推进模式的单次仿真步进的流程包括：管理强实时缓冲区、判断是否存在强实时交互、等待、判断逻辑时间是否可以推进、正常仿真计算、仿真实体状态更新。
11.所述管理强实时缓冲区的具体过程为：根据仿真实体的仿真后状态判断是否涉及与其他仿真实体的强实时仿真交互需求，如有则在自身的强实时仿真缓冲区中写入交互请
求所需要的数据；另一方面响应其他仿真实体写入强实时缓冲区的强实时交互需求。
12.所述判断是否存在强实时交互的具体过程为：发现强实时缓冲区不为空时，触发强实时推进状态。
13.所述强实时推进模式的流程包括：获取当前墙上时钟、自身仿真状态拟合函数计算、强实时仿真交互、判断是否退出强实时交互；所述强实时推进模式，不受逻辑时间控制，只按照墙上时钟运行，仿真数据帧的时戳为墙上时钟时间。
14.所述获取当前墙上时钟的具体过程为：从当前仿真节点获取当前的墙上时钟.
15.所述自身仿真状态拟合函数计算的具体过程为：利用自身历史仿真状态数据构建仿真状态的三次样条曲线函数，该函数对于当前时刻的外推和内推均可以返回值。
16.所述强实时仿真交互的具体过程为：对强实时交互缓冲区内的强实时交互数据包进行处理，属于自身发起的强实时交互,则根据自身仿真状态拟合函数和获取该强实时交互数据包的墙上时钟时刻计算强实时交互的输入状态，形成一个强实时交互数据包，写入被动发生强实时仿真交互的仿真实体的强实时交互缓冲区；属于被动发生的强实时仿真交互，则同样根据自身仿真状态拟合函数获得的当前墙上时钟状态完成仿真计算，将交互结果写入发起该交互的仿真实体的强实时交互缓冲区。
17.所述判断是否退出强实时交互的具体过程为：判断当前实体的强实时交互缓冲区是否为空，如为空则退出强实时交互，转入正常仿真计算。
18.本发明有益效果：
19.(1)动态组织强实时仿真交互，不会造成固定强实时仿真交互回路所造成的读写锁堵塞问题，提升仿真系统的效率和规模。
20.(2)利用一般实时性的仿真回路处理低交互密度和低实时性要求的仿真交互，节省了宝贵的强实时仿真资源。
21.(3)在增加仿真系统规模的基础上同时兼顾强实时仿真所需要的交互精确性。
附图说明
22.图1为本发明混合实时性仿真系统示意图；
23.图2为本发明混合实时性仿真流程示意图。
具体实施方式
24.本发明一种混合实时性lvc仿真试验系统，其包含的混合实时性仿真实体同时具有在以太网类环境使用的对象模型接口和在vmic反射内存通信环境中使用的共享内存接口，此外还包含一个强实时仿真交互缓冲区。对象模型接口，使用基于类tena中间件的对象模型交互方式传输数据，具有毫秒级实时性。共享内存接口，使用共享内存在vmic反射内存环境传输数据，具有微秒级实时性。强实时仿真交互缓冲区，是内存中的一个区域，仿真实体自身状态更新或其他仿真实体的强实时仿真交互过程，可以在其中写入强实时仿真交互请求、交互数据和交互时刻的墙上时钟值，构成强实时交互数据包。
25.混合实时性仿真实体，是一种仿真应用程序，在体系集成作战试验过程中代表一个作战单元实体，具有正常推进模式和强实时推进模式两种状态。正常推进模式的特点是体系作战仿真过程中作战单元的之间的交互对实时性要求较低，包括指挥控制、空间运动
等。强实时推进模式的特点是体系作战仿真过程中作战单元的之间的交互对实时性要求较高，包括末制导、射击、雷达照射等。
26.正常推进模式，其单次仿真步进的流程包括，管理强实时缓冲区、判断是否存在强实时交互、等待、判断逻辑时间是否可以推进、正常仿真计算、仿真实体状态更新等步骤。
27.管理强实时缓冲区步骤，一方面，根据该仿真实体的仿真后状态判断是否涉及与其他仿真实体的强实时仿真交互需求，如有则在自身的强实时仿真缓冲区中写入交互请求所需要的数据；另一方面可以响应其他仿真实体写入强实时缓冲区的强实时交互需求。
28.判断是否存在强实时交互步骤，发现强实时缓冲区不为空时则触发强实时推进状态。
29.强实时推进模式的流程包括获取当前墙上时钟、自身仿真状态拟合函数计算、强实时仿真交互、判断是否退出强实时交互等步骤。强实时推进模式，不受逻辑时间控制，只按照墙上时钟运行，仿真数据帧的时戳为墙上时钟时间。
30.获取当前墙上时钟步骤，从当前仿真节点获取当前的墙上时钟。自身仿真状态拟合函数计算步骤，利用自身历史仿真状态数据构建仿真状态的三次样条曲线函数，该函数对于当前时刻的外推和内推均可以返回值。强实时仿真交互步骤，对强实时交互缓冲区内的强实时交互数据包进行处理，属于自身发起的强实时交互则进行仿真运算，根据自身仿真状态拟合函数和获取该强实时交互数据包的墙上时钟时刻计算强实时交互的输入状态，形成一个强实时交互数据包，写入被动发生强实时仿真交互的仿真实体的强实时交互缓冲区；属于被动发生的强实时仿真交互则同样根据自身仿真状态拟合函数获得的当前墙上时钟状态完成仿真计算，将交互结果写入发起该交互的仿真实体的强实时交互缓冲区。
31.判断是否退出强实时交互步骤，判断当前实体的强实时交互缓冲区是否为空，如为空则退出强实时交互，转入正常仿真计算。
32.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述：
33.如图1、2所示，一个混合实时性lvc仿真试验系统，其包含的混合实时性仿真实体为仿真实体a、b和c等。这些混合实时性仿真实体同时具有在以太网类环境使用的对象模型接口和在vmic反射内存通信环境中使用的共享内存接口，此外还包含一个强实时仿真交互缓冲区。对象模型接口，使用基于类tena中间件的对象模型交互方式传输数据，具有毫秒级实时性。共享内存接口，使用共享内存在vmic反射内存环境传输数据，具有微秒级实时性。强实时仿真交互缓冲区，是内存中的一个区域，仿真实体自身状态更新或其他仿真实体的强实时仿真交互过程，可以在其中写入强实时仿真交互请求、交互数据和交互时刻的墙上时钟值，构成强实时交互数据包。
34.仿真实体a、b、c，在体系集成作战试验过程中代表一个作战单元实体，具有正常推进模式和强实时推进模式两种状态。仿真实体a是一个地基雷达站，仿真实体b、c分别为作战飞机。
35.仿真实体a地基雷达站在仿真过程中经过正常仿真计算，在管理强实时缓冲区步骤，发现其视场区域内有仿真实体b，需要与仿真实体b建立雷达探测类强实时仿真交互，遂在自身的强实时仿真缓冲区中写入交互请求所需要的数据。
36.随后在仿真实体a的判断是否存在强实时交互步骤，发现强实时缓冲区不为空，触发强实时推进状态，解除逻辑时间控制。在获取当前墙上时钟步骤，从当前仿真节点获取当
前的墙上时钟。在自身仿真状态拟合函数计算步骤，利用自身历史仿真状态数据构建雷达波束仿真状态的三次样条曲线函数。在强实时仿真交互步骤，仿真实体a写入的强实时交互数据包进行处理，进行仿真运算，根据自身仿真状态拟合函数和获取该强实时交互数据包的墙上时钟时刻计算强实时交互的输入状态，形成一个强实时交互数据包，写入仿真实体b的强实时交互缓冲区。
37.仿真实体b检测到强实时交互缓冲区的数据包，触发强实时推进状态，解除逻辑时间控制。在获取当前墙上时钟步骤，从当前仿真节点获取当前的墙上时钟。在自身仿真状态拟合函数计算步骤，利用自身历史仿真状态数据构建自身运动仿真状态的三次样条曲线函数。仿真实体b根据自身仿真状态拟合函数获得的当前墙上时钟状态完成仿真计算，将交互结果写入仿真实体a的强实时交互缓冲区。
38.仿真实体a判断交互已经完成，退出强实时交互，转入正常仿真计算。
39.虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。