航空电子系统分布式实时综合仿真方法技术方案

本发明专利技术涉及一种航空电子系统分布式实时综合仿真方法，其包括：定义出激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，并定义出仿真内核；按照已定义好的代码模板，生成可仿真的激励模型、设备模型和监控模型；针对仿真需求配置仿真激励源，并产生激励信号，激励模型实时读取激励信号完成信号刷新；通过接口控制文件中描述的信号传递关系，把多个设备模型，激励模型和监控模型的端口连接起来，由仿真内核基于统一时间轴来调度设备模型，激励模型和监控模型，进行模型之间的信号传递，实现航空电子系统的仿真；利用仿真监控设备对仿真结果进行实时处理和显示。该仿真方法能实现航空电子系统的实时、动态、多学科、高逼真度的综合仿真。

【技术实现步骤摘要】
航空电子系统分布式实时综合仿真方法
本专利技术属于航空电子
，涉及航空电子系统的仿真分析，具体涉及一种航空电子系统的分布式实时综合仿真方法。
技术介绍
电子技术和网络技术的快速发展推动了航空电子系统的升级换代。新一代基于IMA、DIMA架构的综合航空电子系统体系结构复杂，研制周期短，尽早开展系统设计方案的仿真验证及迭代显得尤为重要。在系统研发初期通过仿真发现系统问题，尤其是航空电子系统信号级设计缺陷和不兼容性，能避免在项目后期乃至系统运行期间产生较高的成本和进度延期。但是，现有的航空电子系统仿真方法只能实现静态、单一学科的仿真，且真实度低，无法满足航空电子系统实时、动态、复杂环境的仿真需求。例如，授权公告号为CN101989067B的中国专利公开了一种飞行环境仿真系统，其通过信号采集装置采集飞鸟试验台、发动机控制试验台和航电系统试验台的数据，并用其代替飞行仿真软件FLSIM中的相应模块来实现更真实的仿真。但是，该仿真系统只是对商用飞行仿真软件FLSIM进行了一些简单的改进，其实质还是采用飞行仿真软件FLSIM的主要功能模块进行飞行环境仿真，因此，其只能实现飞行环境的仿真，即，只能实现单一学科的仿真，且无法实现仿真结果的显示，无法根据需要设置仿真输入和输出内容，同时也无法实现分布式和实时、动态仿真，也就无法满足航空电子系统的综合仿真需求。因此，目前亟需建立一种开放的分布式实时综合仿真方法，实现航空电子系统的实时、动态、多学科、高逼真度的综合仿真。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有航空电子系统仿真方法的上述问题，实现航空电子系统的实时、动态、多学科、高逼真度的综合仿真。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种航空电子系统分布式实时综合仿真方法，其包括：在前期设计得到的航空电子系统的设备、端口、逻辑和接口控制文件的基础上，基于SystemC用C++定义出激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，并基于SystemC用C++定义出仿真内核；在前期设计得到的航空电子系统的接口控制文件、系统架构数据和设备逻辑数据的基础上，按照已定义好的激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，生成可仿真的激励模型、设备模型和监控模型；针对具体仿真需求配置相应的仿真激励源，并通过仿真激励源产生仿真需要的激励信号，同时，激励模型实时读取来自仿真激励源的激励信号完成信号刷新；通过接口控制文件中描述的信号传递关系，把多个设备模型，激励模型和监控模型的端口连接起来，由仿真内核基于统一时间轴来调度设备模型，激励模型和监控模型，进行模型之间的信号传递，从而实现航空电子系统的仿真；利用仿真监控设备对仿真结果进行实时处理和显示，以此来达到信号监控的目的。进一步地，其中，在仿真过程中，通过飞行器外部模型的模型解算，模拟产生飞行器真实运行状态下的一些相关信号，并使这些相关信号通过仿真内核与设备模型实时发生信号交换，以此保持各个设备模型的信号的实时有效性，使仿真过程中传递的信号更加真实。更进一步地，其中，每个传递的信号在仿真内核中都有相应的信号包，在信号传递时，各个模型的输出端口和输入端口都是与仿真内核中的信号包进行交互；同时，输出端口每一次的写入信号包都会有相应时间标记，同样，输入端口每一次的读取信号包也都会有相应时间标记，以此来完成模型间的信号传递。再更进一步地，所述航空电子系统分布式实时综合仿真方法进一步包括通过仿真内核获取仿真过程中的信号，并通过飞行视景系统显示飞行器的飞行视景。在本专利技术中，一方面，所述仿真激励源包括飞行员操作模块、模拟座舱控制设备和自定义输入界面，其中，所述飞行员操作模块用于模拟真实飞行环境下飞行员对飞行器的各种操作，产生操作激励信号；所述模拟座舱控制设备用于模拟真实飞行器的座舱控制设备，产生座舱控制激励信号；所述自定义输入界面为根据仿真需求而定制的图形化的输入控件，产生定制的激励信号。进一步地，所述仿真监控设备包括信号监控模块、模拟座舱显示设备和自定义输出界面，其中，所述信号监控模块用于实时监控在仿真过程中发生变化的信号，保存其数据文件，且以波形的形式输出；所述模拟座舱显示设备用于显示模拟飞行器真实运行状态下航空电子系统的各种座舱显示设备的输出信号；所述自定义输出界面为根据仿真需求而定制的图形化的输出控件，显示定制的输出信号。同时，在本专利技术中，可以采用数据分发服务（DDS）或CORBA软总线技术实现航空电子系统的各个设备模型之间的信号传递。在本专利技术中，将航空电子系统的各个设备抽象成可仿真的设备模型，通过仿真内核可实现最小可达10ps时间间隔的精确时钟调度，从而使前期的设计数据在此阶段就可以进行仿真验证，较早发现设计中存在的逻辑问题，进而降低项目成本，缩短整个研发周期。此外，在本专利技术中，通过模拟真实飞行器操作的激励源和仿真监控设备可以实现闭环仿真；而且，利用座舱控制显示设备和飞行视景系统可以对仿真过程进行动态展示，提升了仿真的逼真性。并且，在本专利技术中，可自定义仿真的输入输出信号，极大地提升了仿真的人机交互性。最后，本专利技术的综合仿真系统还具有飞行器外部模型，例如飞行器动力学模型，飞行器电子设备模型，飞行环境模型等，能产生较真实的飞行器外部信号并与仿真模型进行信号对接，从而在信号调度的基础上，多种模型的支持下实现航空电子系统的分布式多学科综合仿真。附图说明图1是本专利技术的航空电子系统分布式实时综合仿真方法所使用的仿真系统的示意图。图2是示例性的仿真过程中的信号传递的示意图。图3是本专利技术的航空电子系统分布式实时综合仿真方法的流程图。具体实施方式下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。本专利技术所述的航空电子系统分布式实时综合仿真方法用于实现航空电子系统的综合仿真分析，其以仿真内核实现在统一时间轴下的航空电子系统内的信号传递和逻辑事件控制的调度。利用设备模块式架构和软总线技术等，实现航空电子系统的分布式仿真。可在航空电子系统研发早期进行系统逻辑仿真及后期的功能性能确认。在介绍本专利技术的航空电子系统分布式实时综合方法之前，先介绍本专利技术的航空电子系统分布式实时综合仿真方法所使用的仿真系统。如图1所示，所述仿真系统包括仿真模型1、仿真激励源2、仿真监控设备3和飞行器外部模型4。所述仿真模型1包括激励模型11、设备模型12、监控模型13和仿真内核14。其中，所述激励模型11为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑。所述激励信号为从后面将要介绍的仿真激励源传递过来的各种激励信号。所述激励逻辑为激励模型基于激励信号输入输出的逻辑关系。所述设备模型12用于模拟航空电子系统的各个设备，其包括设备信号和设备逻辑。设备信号指此设备自身可产生的一些信号，例如GPS，它的信号一般会包括经度、纬度等。设备逻辑指设备基于信号输入输出的逻辑关系，例如平台计算机，在接收到自检命令时，平台计算机自检后返回其自检状态，整个过程就是它的某个逻辑关系。在一般的航空电子系统里，会有多个设备模型，例如，图2中示出了三个设备模型，分别为设备模型一121、设备模型二122和设备模型三123。所述监控模型13用于获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑。所述监控信号为监控得到的仿真过程中的各种信号。所述监控逻辑为监控模型基于信号输入输出的逻辑关系。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空电子系统分布式实时综合仿真方法，其包括：在前期设计得到的航空电子系统的设备、端口、逻辑和接口控制文件的基础上，基于System C用C++定义出激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，并基于System C用C++定义出仿真内核；在前期设计得到的航空电子系统的接口控制文件、系统架构数据和设备逻辑数据的基础上，按照已定义好的激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，生成可仿真的激励模型、设备模型和监控模型；针对具体仿真需求配置相应的仿真激励源，并通过仿真激励源产生仿真需要的激励信号，同时，激励模型实时读取来自仿真激励源的激励信号完成信号刷新；通过接口控制文件中描述的信号传递关系，把多个设备模型，激励模型和监控模型的端口连接起来，由仿真内核基于统一时间轴来调度设备模型，激励模型和监控模型，进行模型之间的信号传递，从而实现航空电子系统的仿真；利用仿真监控设备对仿真结果进行实时处理和显示，以此来达到信号监控的目的。

【技术特征摘要】
1.一种航空电子系统分布式实时综合仿真方法，其包括：在前期设计得到的航空电子系统的设备、端口、逻辑和接口控制文件的基础上，基于SystemC用C++定义出激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，并基于SystemC用C++定义出仿真内核；其中，所述激励模型为整个仿真过程提供激励，其包括激励信号和激励逻辑；所述监控模型用于获取仿真过程中各种信号的变化，其包括监控信号和监控逻辑；所述仿真内核包括时间轴和由各种信号包构成的信号库，用于在时间轴的统一调度下，实现激励模型、设备模型和监控模型之间的信号和逻辑的并行调度；在前期设计得到的航空电子系统的接口控制文件、系统架构数据和设备逻辑数据的基础上，按照已定义好的激励模型、设备模型和监控模型的代码模板，生成可仿真的激励模型、设备模型和监控模型；针对具体仿真需求配置相应的仿真激励源，并通过仿真激励源产生仿真需要的激励信号，同时，激励模型实时读取来自仿真激励源的激励信号完成信号刷新；通过接口控制文件中描述的信号传递关系，把多个设备模型，激励模型和监控模型的端口连接起来，由仿真内核基于统一时间轴来调度设备模型，激励模型和监控模型，进行模型之间的信号传递，从而实现航空电子系统的仿真；利用仿真监控设备对仿真结果进行实时处理和显示，以此来达到信号监控的目的。2.如权利要求1所述的航空电子系统分布式实时综合仿真方法，其特征在于，在仿真过程中，通过飞行器外部模型的模型解算，模拟产生飞行器真实运行状态下的一些相关信号，并使这些相关信号通过仿真内核与设备模型实时发生信号交换，以此保持各个设备模型的信号的实时有效性，使仿真过程中传递的信号更加真实。3.如权利要求2所述的航空电...

【专利技术属性】
技术研发人员：章磊，刘阳，周尧明，李晋，曹勇，熊熠，刘王军，张喜庆，
申请(专利权)人：北京索为高科系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11