分布式仿真平台的可视化建模方法_3

文档序号:9910813阅读:来源:国知局
和删除功能,方便用户设计仿真模型交互图的可视化模 型;所有参与分布式仿真的仿真子节点通过节点部署图自动生成相应的软件界面及相应的 服务组件,仿真平台节点软件界面中各个节点类型软件加载的界面资源通过映射表动态实 现。
[0031] 分布式仿真平台进行可视化建模时,在管理层增加模型交互构件、节点部署构件, 在服务层增加部署服务,用于提供用户可视化建模的人机交互接口;模型交互构件、节点部 署构件包含模型交互视图、节点部署视图,用户通过模型交互视图设计模型交互图,通过节 点部署视图,将仿真模型部署在一个或多个逻辑仿真节点,然后通过部署的服务层将仿真 模型及相关文件部署到一个或多个相应的物理仿真节点中。
[0032]仿真平台框架自上而下分为五层模型,其层次结构模型包含应用层、管理层、服务 层、交互层、资源层五个层级,每一层级都有相关的模型及组件,并对应一个映射表来描述 本层级模型及组件的属性、功能、参数等信息。每一层级相对独立,对上一层级只提供接口 而不能访问,通过下一层级的接口访问下一层级。各个模型资源之间的数据交互通过服务 层中的服务接口实现;然后将子节点分为控制管理和仿真计算两种模式,并包含在应用层 中。
[0033] a)应用层 在应用层中,控制管理模式包含模型资源管理器或节点资源管理器、视图浏览器和事 件浏览器。应用层至少包含分布式仿真平台的两种应用模式:控制管理模式和仿真计算模 式,应用模式是分布式仿真系统中的仿真节点的一种属性。
[0034] (1)控制管理模式 控制管理模式使本节点拥有其它节点的控制管理功能,并引导管理层的用户界面UI加 载与控制管理相关的界面。另外,控制管理模式还包含了对整个仿真系统的控制管理功能, 服务层的部分服务只能在控制管理模式下使用,例如时钟服务、时钟管理、节点同步管理、 数据同步管理等服务。
[0035] (2)仿真计算模式 仿真计算模式主要根据仿真时钟对仿真模型进行计算、模型健康管理以及与控制管理 节点进行事件交互、与仿真计算节点进行数据交互。
[0036] b)管理层 管理层是一个可重构的用户界面UI,至少包含模型资源管理器或节点资源管理器、视 图浏览器、事件浏览器;模型资源管理器根据资源映射表加载模型信息,并对模型的开关进 行人机交互以及显示模型的健康状态;节点资源管理器根据交互映射表加载节点输入输出 信息,并对节点的开关进行人机交互及显示节点的健康状态;模型资源池加载仿真平台所 有已注册的虚拟仿真模型,视图浏览器根据服务映射表和界面映射表加载可视化视图标 签,每一个视图标签对应一种可视化服务,并对不同种类的可视化服务进行人机交互。界面 映射表它是一种结构化文档,至少包含本仿真节点可视化视图标签信息。
[0037] 参阅图3、图4。进行可视化建模时,管理层还应包含仿真平台软件模型交互构件及 仿真平台软件节点部署构件,仿真平台软件模型交互构件及仿真平台软件节点部署构件以 可视化视图的形式提供人机交互接口、可视化视图游览器以及关于错误、警告和提示的事 件游览器、模型交互视图和节点部署视图。模型交互构件根据仿真模型的接口属性生成图 标放置在模型资源池中,在模型交互视图中,为用户提供连线、拖拽、缩放、添加、删除等功 能,方便用户设计仿真模型交互图,此外,模型交互构件应有路径校验功能,即验证模型之 间的接口交互是否合法;节点部署构件能根据模型交互构件中的所选择的仿真模型生成默 认节点部署图,节点部署视图为用户提供编辑节点、拖拽、缩放、添加、删除等功能,方便用 户设计虚拟节点部署图,其中,能为仿真节点设置模式(控制管理或仿真计算)、配置服务、 配置界面部署。在完成模型交互图及节点部署图设计后,能够为每个仿真节点自动生成交 互映射表、节点的平台映射表、界面映射表、服务映射表、仿真模型及相关配置文件。
[0038] c)服务层 服务层包括:数据交互服务线程、可视化服务对外接口、数据监视服务线程、控制管理 服务线程和时钟管理服务,至少含有时钟管理服务子程序、可视化服务子程序、数据交互服 务子程序、控制管理服务子程序、数据监视服务、部署服务以及服务映射表。时钟管理服务 至少包含实时时钟推进及同步时钟推进两种模式;可视化服务至少支持二维、三维态势显 示以及曲线监视等可视化功能;控制管理服务至少有对本节点模型的控制管理功能,至少 包括模型加载、模型开关、模型健康管理等功能;数据监视服务至少有对仿真数据的在线监 视功能;数据交互服务作为一个任务至少完成对本节点模型数据的交互任务,此任务伴随 仿真的开始到结束;服务映射表一种结构化文档,至少包含本仿真节点相关服务的配置信 息。
[0039]数据交互服务线程通过实时通信中间件完成所有节点交互数据的实时更新功能, 此服务伴随仿真任务的开始到结束。可视化服务对外接口为可视化组件的窗口句柄,使之 将可视化组件窗口能够在可视化视图管理器的标签上显示。数据监视服务线程通过实时通 信中间件完成对指定仿真数据的在线监视功能。时钟管理服务包含实时时钟推进及同步时 钟推进两种模式,实时时钟推进模式根据真实的时间及仿真步长推进,而同步时钟与真实 时钟无关,只要所有节点完成本次仿真任务,时钟就向前推进。
[0040] d)交互层 交互层包含实时通信中间件,实时通信中间件是针对分布式仿真特点设计的实时网络 通信中间件,至少含有对通信链路的实时性优化,并提供相应的软件开发包(SDK)实现通信 数据交互;数据分发服务是为实时分布式应用系统提供的网络通信中间件,对象管理组织 (0MG)中推荐的分布式系统通信的应用标准。实时通信中间件包括交互数据包、事件、消息、 虚拟化、仿真模型虚拟化。交互映射表至少包含本仿真节点及其所有模型与通信链路之间 的关系、输入输出端口或内存地址映射信息。
[0041] 实时通信中间件将资源层的通信链路抽象为本地虚拟化内存,交互映射表描述了 交互数据包在本地虚拟化内存中的分区列表;实时通信中间件对资源层的仿真模型进行虚 拟化抽象,描述模型发布/订阅的交互数据包、事件消息,交互映射表也描述了虚拟化模型 的接口定义。实时通信中间件的原理就是按照交互映射表中的描述将虚拟模型需要发布/ 订阅的交互数据包实时更新到虚拟化内存的分区列表中。为保证数据交互的安全性,不同 的交互数据包应设计放在不同的分区中。
[0042] e)资源层 资源层包括通信链路和仿真模型,为保证系统的实时性,资源层至少包含通信链路资 源、模型资源以及资源映射表,其中,通信链路延迟为纳秒级,模型资源为按一定规范封装 的组件。模型资源封装规范规定模型资源至少包含模型初始化、模型运行、模型结束三个元 函数,且所有模型的元函数名称相同,初始化元函数的输入参数至少包含节点元数据,模型 运行元函数输入参数至少包含节点元数据及仿真时钟,模型结束元函数输入参数无要求, 除上述数据外,元函数的输入输出函数不能有与模型计算相关的参数信息。节点元数据是 一种数据结构,至少包含本仿真节点模型的输入输出数据。资源映射表是一种结构化文档, 至少包含本仿真节点模型的输入输出参数信息,模型配置信息,通信链路参数信息,通信链 路配置信息。
[0043]为保证实时性,至少选择一种延迟为纳秒级的通信链路作为分布式仿真的实时网 络,例如反射内存网。将仿真模型资源封装成组件,对外至少包含模型初始化、模型运行、模 型结束三个接口,且所有模型组件接口名称相同。使用XML技术设计资源映射表。资源映射 表至少包含仿真模型的输入输出参数信息、模型配置信息、通信链路参数信息、通信链路配 置信息、本节点类型、仿真应用模式、节点名称和可视化组件的属性信息等信息。将所有模 型的输入输出数据结构合并打包作为模型初始化、模型运行接口的输入参数。以反射内存 网为例,首先使用XML技术设计交互映射表,将共享内存分区供节点使用,例如:
然后调用反射内存API实现分布式仿真系统的数据交互、消息收发等功能。实时通信中 间件根据通信链路及设计人员工程经验的不同会有所不同,只要保证通信中间件实现上层 服务所需的所有功能即可。
[0044] 相关层级不同仿真计算任务相对应的仿真模型对象,按模型封装规范封装成模型 资源组件,仿真对象模型组件资
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