一种基于光纤自组网的协同仿真系统的制作方法

本发明涉及飞行器仿真领域，尤其涉及一种基于光纤自组网的协同仿真系统。

背景技术：

1、飞行器集群具有组织灵活、低成本、高韧性的优势，广泛应用于多个领域，包括空中交通管理、搜索救援、战术作战、物流运输等，飞行器集群在执行这些任务时，多架飞行器相互之间协同工作是必要的。多架飞行器协同工作的优势在于：可提高任务执行的效率和速度、提高执行方式的灵活性以适应不同的任务需求、避免相互干扰和碰撞以提高空中交通的安全性和效率、可覆盖更大的区域以执行更广泛的任务等。实际的飞行器协同控制系统主要包括射前协同任务规划、协同探测和抗干扰、在线态势认知、在线协同决策和规划、协同制导控制、组网通信、智能计算、协同效能评估等功能。在飞行器控制系统应用之前，可采用协同仿真系统对构建的飞行器协同控制系统的性能进行验证，相对于实验仿真方法，协同仿真系统可替代实际系统中的数据链、卫星等关键设备，成本低且易于实现。光纤反射内存网络由若干光纤反射板卡通过光纤等传输介质连接形成，其具有高速传输、高宽带、低延迟、抗干扰能力强、适合长距离传输和节能环保等优势，十分适用于需要进行大量数据交互且对实时性要求很高的飞行器协同仿真系统。

2、为保障协同仿真系统运行过程大量数据实现交互和实时共享，首先需要对每个仿真节点中的光纤反射板卡的地址进行规划。目前，通常采用两种方式进行光纤反射板卡的地址规划，一是人工分配地址，即为每个光纤反射板卡预先分配占位地址，但该方式的缺陷在于：当网络中光纤反射板卡数量较大，或者半实物仿真系统结构组成多变、数据结构多变的情况下，人为分配地址极易产生操作失误，从而造成不可逆的错误；二是自动分配地址，即，根据各个光纤反射板卡加入网络的顺序，使各个光纤反射板卡依次抢占地址，但该方式仍存在以下问题：由于各个光纤反射板卡的启动间隔极短，存在不同光纤反射板卡同时上电的情况，同时上电的光纤反射板卡有可能抢占同一地址，依旧会导致后续的数据操作过程出现错误。

3、总之，由于现有的光纤反射板卡地址规划方式可行性低、适用范围小，尤其是面对存在大规模、分布式仿真节点的协同仿真系统来说，以上方法均不可取。因此亟须探索一种光纤的自组网方法，能够适应协同仿真系统的要求。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于光纤自组网的协同仿真系统，用以解决现有仿真系统的组网方式容易产生地址分配失误，导致仿真系统在实时数据交互的过程中操作数据错误的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种基于光纤自组网的协同仿真系统，包括通过光纤联通的n个仿真节点，其中，每个仿真节点均由仿真计算机和安装在其内的光纤反射板卡组成；

3、所述仿真计算机包括：任务规划模块，用于对仿真任务进行解析和规划；计算和控制模块，用于对仿真任务的模型进行解算并根据解算结果生成决策信息；数据管理模块，用于生成仿真节点的对外交互数据；以及组网通信模块，用于实现光纤自组网，为仿真系统提供实时的数据交互通道，以完成各仿真节点之间交互数据的通信；

4、所述光纤反射板卡与反射内存集线器连接，反射内存集线器作为数据中继系统，用于接收仿真节点的交互数据并转发至其他仿真节点。

5、进一步的，所述仿真计算机还包括信息采集单元，用于采集各仿真节点的属性传输至任务规划模块，所述仿真节点的属性包括可执行任务的类型和数量以及最大并发数，任务规划模块基于各仿真节点的属性，为其分配相应的任务。

6、具体的，所述协同仿真系统具有两种控制模式，分别为：集权式控制和分布式控制；

7、所述集权式控制模式下，1个仿真节点作为管控节点，其余n-1个仿真节点作为计算节点，所述管控节点，用于将多个计算节点的信息进行融合和分析，基于分析结果生成全局决策信息，下发至各计算节点；

8、所述分布式控制模式下，n个仿真节点分别根据自身的模型解算状态，自主控制仿真进程和生成决策信息。

9、具体的，所述组网通信模块，采用如下自组网方法，包括：

10、设定各光纤反射板卡所需交互数据的长度li；所述光纤反射板卡所需交互数据为其所在的仿真节点的交互数据；

11、为各光纤反射板卡分别设定不同的延迟启动时间ti；

12、光纤反射板卡i启动时间达到其延迟启动时间ti后，执行以下操作：

13、在光纤地址中首地址为a的区域，寻找自身的占位地址ai，写入其占用标志ai；基于光纤反射板卡i的占位地址ai，获取其占位序号zi；基于光纤反射板卡i的占位序号zi，获取自身的数据操作地址bi，写入其数据操作标志bi；所述数据操作标志bi由和li组成，li为光纤反射板卡i的交互数据长度，表示光纤反射板卡i所需交互数据di存储地址的首地址；

14、所有光纤反射板卡完成上述操作，完成光纤自组网；

15、监测到任一光纤反射板卡的数据长度发生变化，清空所有光纤反射板卡的数据操作标志，按照原占位顺序，在各光纤反射板卡的数据操作地址中写入更新的数据操作标志，更新自组网。

16、具体的，所述为各光纤反射板卡分别不同的设定延迟启动时间，包括：

17、步骤s101、为各光纤反射板卡设定guid，所述任一光纤反射板卡的guid与其他光纤反射板卡的guid均不相同；

18、步骤s102、以各光纤反射板卡的guid分别作为随机数种子，为各光纤反射板卡分别产生各不相同的随机正整数ri；所述任一光纤反射板卡i的随机正整数ri满足：

19、1≤ri≤10n；

20、其中，i＝1，2，...，n，n为光纤反射板卡的数量；

21、步骤s103、基于各光纤反射板卡的随机正整数ri，设定各光纤反射板卡的延迟启动时间ti＝t0×ri。

22、具体的，所述光纤反射板卡i寻找自身的占位地址ai，写入其占用标志ai，包括：

23、步骤s201、顺序读取以a为首地址的占用区域a1～an′中存储的数据a1～an′，将任一地址ax处的数据ax与任一光纤反射板卡的占用标志对比，判断该处是否被占用；

24、步骤s202、当寻找到一个未被占用的地址ai，则将光纤反射板卡i的占用标志ai写入此处；

25、所述光纤反射板卡i的占用标志ai由数据a1和光纤反射板卡i的guid组成，所述数据a1为4个字节，所有光纤反射板卡占用标志中的a1均相同。

26、具体的，所述基于光纤反射板卡i的占位地址ai，获取其占位序号zi，包括：

27、步骤s301、计算光纤反射板卡i的占位地址ai相对于首地址a的偏移量pi；

28、步骤s302、基于偏移量pi，设定光纤反射板卡i的占位序号zi：

29、zi＝0x1＜＜pi，

30、即为0x1向左偏移pi位。

31、具体的，所述基于光纤反射板卡i的占位序号zi，获取自身的数据操作地址bi，写入其数据操作标志bi，包括：

32、步骤s401、基于光纤反射板卡i的占位序号zi，确定光纤反射板卡i的数据操作地址bi为：首地址b偏移zi×8位；

33、步骤s402、获取光纤反射板卡i的数据操作标志bi，包括：设定光纤反射板卡i交互数据的长度li，以及计算光纤反射板卡i交互数据存储地址的首地址其中根据以下公式计算：

34、

35、表示对于光纤反射板卡1，即占位序号最小的光纤反射板卡，其数据操作标志中的为光纤反射板卡交互数据所存储区域d的首地址d；而对于其他光纤反射板卡i(i＝2，3，...，n)，其数据操作标志中的为光纤反射板卡k的和lk之和，光纤反射板卡k根据以下方式获取：将所有光纤反射板卡的占位序号按照从小到大的顺序进行排序，寻找光纤反射板卡i占位序号zi的前一占位序号zk，该占位序号即对应于光纤反射板卡k。

36、具体的，所述光纤反射板卡i交互数据的长度li设定为该光纤反射板卡所需交互数据di的长度l_di，或者设定为：

37、li＝l_di+l′_di×20％

38、其中，l′_di表示数据di中有效数据的长度。

39、具体的，监测到任一光纤反射板卡的数据长度发生变化，清空所有光纤反射板卡的数据操作标志，按照原占位顺序，在各光纤反射板卡的数据操作地址中写入更新的数据操作标志，更新自组网，包括：

40、步骤s501、设定重新分配标志c，初始值为c0；所有光纤反射板卡均可读取重新分配标志c，存储地址为c；

41、步骤s502、光纤反射内存网络中任一光纤反射板卡j的数据操作长度lj发生变化时，更改初始重新分配标志c0为c1；

42、步骤s503、光纤反射板卡读取到重新分配标志为c1时，清空所有光纤反射板卡的数据操作标志，按照原占位顺序，在各光纤反射板卡的数据操作地址中写入更新的数据操作标志，更新自组网，并将重新分配标志c1还原为其初始值c0。

43、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

44、1、本发明所述的协同仿真系统，通过采用组网通信模块，为仿真过程中的实时数据交互提供通道，保障了数据操作的正确性，提高了系统仿真结果的可靠性；

45、2、本发明所述的光纤自组网方法，能够基于各仿真节点的交互数据的长度为各光纤反射板卡自动地、无冲突地分配地址，同时在节点交互数据长度发生变化时，基于更新的数据，更新自组网，无需对光纤地址进行繁琐的设置和维护，保障了仿真系统在仿真过程中的实时数据交互；

46、3、通过将光纤反射板卡的各类数据存储至不同的区间，可以对数据进行分段管理，简化了编译程序，避免了数据混乱，更容易实现网络内的数据共享；

47、4、相对于人工为光纤反射板卡预分配地址的方式，本发明的自组网方式，使光纤网络中的光纤反射板卡具有自主确定地址的能力，避免了人为失误；

48、5、相对于现有的自动地址分配方式，本方法为各个光纤反射板卡设定了不同的延迟启动时间，避免了同时上电启动的光纤反射板卡占据同一地址，造成数据冲突的情况。

49、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。