一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备技术方案

本发明专利技术提供了一种原型系统与ＨＬＡ仿真系统的接口设备，由配置工具生成模块、ＸＭＬ配置文件解析模块、ＨＬＡ系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块、仿真存储模块和高层代码辅助生成模块组成。ＸＭＬ配置文件解析模块、ＨＬＡ系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块位于接口设备内。配置工具生成模块和高层代码辅助生成模块位于接口设备外部。针对不同的原型系统自动生成接口设备基本代码框架，并利用配置工具定制接口设备的行为和能力，实现原型系统向ＨＬＡ仿真系统准确的接入，并充分利用了ＨＬＡ仿真机制的优点，实现了原型系统向ＨＬＡ系统的无缝接入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于系统仿真领域，涉及一种接口设备，具体涉及一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备。
技术介绍
仿真高层体系构架HLA(High Level Architecture)作为一种仿真标准在仿真领域内得到了广泛应用，HLA构架由三部分组成，分别是：HLA规则、对象模型模板OMT(ObjectModal Template)、运行支撑结构RTI(Run Time Infrastructure)。HLA规则定义了在联邦设计阶段必须遵循的基本准则，在IEEE 1516标准，即IEEEStandard 1516.2 for Modeling and Simulation(M&S)High Level Architecture(HLA)，Object Model Template(OMT)，Specification[S].DMSO，Sept.2000中，共定义了10条规则，这些规则是实现正确仿真交互的基础；对象模型模板OMT定义了描述HLA对象模型的通用方法，提供了记录对象模型信息的标准格式，以促进仿真应用的互操作和重用，对象模型模板OMT主要包括联邦对象模型FOM(Federation Object Model)和仿真对象模型SOM(Simulation Object Model)。运行支撑结构RTI以服务的方式定义了各成员进行信息交互的方式，运行支撑结构RTI作为分布式仿真的运行支撑系统，用于实现各类仿真应用之间的交互操作，是实现各成员协同仿真的关键。运行支撑结构RTI中的服务主要包括调用服务和回调服务，可分为联邦管理、申明管理、对象管理、所有权管理、时间管理和数据分发管理六类。原型系统作为一种实物模拟系统，广泛用于各种级别的仿真系统中。原型系统是一个典型的实时、分布式的交互仿真系统，具有物理实时性的特点。原型系统开发通常是基于以太网来实现，通过定制的标准格式报文实现各个子节点的互通和互联。报文格式可以分为数据报文和控制报文，数据报文实现周期信息/非周期信息发布，这些信息往往包含了实体的某种具体属性，比如高度，速度等；控制报文实现系统控制命令的发布，比如：仿真开始，仿真结束等。典型的原型系统利用用户数据报协议UDP(UserDatagram Protocol)协议实现通信。由于UDP协议是一种不可靠传输协议，在原型系统的具体开发中，往往在应用层增加了报文确认机制，通过对确认报文的处理实现差错控制。通常来说，数据报文不采用确认机制，控制报文需要采用确认机制。从而使原型系统具有仿真精度高，效果直观等特点。-->在基于HLA的仿真系统中，为了最大化利用已有资源，将原型系统接入到HLA系统是一个普遍存在的问题。由于原型系统设计人员通常要求其各设备模拟器完全参照真实装备设计，不能进行任何改动，这就给原型系统接入HLA系统带来了很多问题，具有一定的复杂性。接口设备作为连接两个系统的桥梁，实现两个系统的互联和互通，需要实现两种仿真系统的仿真协议，转发系统之间的数据和控制命令，从而实现将原型系统向HLA系统的接入。在这个接入过程中，主要涉及到如何保证两种机制不同的系统能够进行正确的交互，同时又能够充分利用HLA仿真机制的优点。图1给出了接口设备在仿真系统中的位置，一个基于HLA的大规模仿真系统中，HLA服务器和HLA网组成了基本仿真环境，HLA服务器加载HLA运行服务器端，是整个HLA仿真的信息交换和控制中心，HLA网提供了各个联邦成员的物理连接。在这个环境下，导演台，数据库，以及若干联邦成员共同参与仿真，在这些联邦成员中，有部分是连接原型系统的接口设备。接口设备一端接入HLA系统，一端接入原型系统，原型系统由若干原型设备，以及原型网络组成，接口设备在这里充当了网关的作用，通过对HLA系统和原型系统数据进行转发，以及仿真控制管理，实现将原型系统接入到HLA系统的目的。文件“原型系统HLA接口设备技术研究”史永辉，李露楠，何锋，《舰船电子工程》，2005年第4期。其中详细讨论了接口设备在时间管理上考虑的要素，但是缺少对接口设备通用设计的考虑，在接口设备设计的过程中，如果不从高层架构上去实现，则接口设备本身失去了通用的特性，对于不同原型设备接入HLA系统项目中，开发者不得不重新开发新的接口设备来适应这种变化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备，针对不同的原型系统，通过高层代码辅助生成工具来自动生成接口设备基本代码框架，并利用配置工具定制接口设备的行为和能力，尽量减少接口设备的重新开发过程，实现原型系统向HLA仿真系统准确的接入，使已有资源最大化用于新的仿真试验环境，并充分利用了HLA仿真机制的优点，实现了原型系统向HLA系统的无缝接入。一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备，由配置工具生成模块、XML配置文件解析模块、HLA系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块、仿真存储模块和高层代码辅助生成模块组成。XML配置文件解析模块、HLA系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块位于接口设备内。配置工具生成模块和高层代码辅助生成模块位于接口设备外部。高层代码辅助生成模块生成XML配置文件解析模块、HLA系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块的代码框架。-->配置工具生成模块将用户的配置信息输入并生成XML文件，并以XML文件的形式向XML配置文件解析模块下发具体配置信息。XML配置文件解析模块接收到XML配置文件后，开始进行解析，将仿真存储数据库用户信息发送到仿真存储模块，将联邦成员注册名称、仿真时间推进机制发送到HLA系统服务接入模块，将接口设备名称、原型设备监控列表以及报文格式和FOM/SOM表的映射关系列表下发到系统服务转接模块，将UDP端口号下发到原型系统服务接入模块。系统服务转接模块接收XML配置文件解析模块发送的接口设备名称、原型设备监控列表以及报文格式和FOM/SOM表的映射关系列表信息，在HLA系统服务接入模块和原型系统服务接入模块的基础上，实现两个系统的消息转发和仿真运行控制功能。HLA系统服务接入模块接收到联邦成员注册名称、仿真时间推进机制信息后，同系统服务转接模块发送的系统服务转接模块函数调用、报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息一起生成HLA服务输出流，并将加入仿真过程中填充完毕的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息重新输入系统服务转接模块。HLA服务输入流输入到HLA系统服务接入模块，同系统服务转接模块发送的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息、HLA系统向原型系统的报文转发信息一起生成HLA系统向原型系统的报文转发信息分别发送到仿真存储模块和系统服务转接模块，生成系统服务转接模块通知消息发送到系统服务转接模块；原型系统服务接入模块从XML配置文件解析模块接收UDP端口号后生成相关配置信息，并在系统服务转接模块输入的系统服务转接模块函数调用下生成UDP报文发送流输出，在系统服务转接模块输入的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息、原型系统向HLA系统的报文转发信息的作用下，输入系统的UDP报文接收流生成系统服务转接模块通知消息分别发送到系统服务转接模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原型系统与ＨＬＡ仿真系统的接口设备，其特征在于：由配置工具生成模块、ＸＭＬ配置文件解析模块、ＨＬＡ系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块、仿真存储模块和高层代码辅助生成模块组成；ＸＭＬ配置文件解析模块、ＨＬＡ系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块位于接口设备内；配置工具生成模块和高层代码辅助生成模块位于接口设备外部；高层代码辅助生成模块生成ＸＭＬ配置文件解析模块、ＨＬＡ系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块的代码框架；　配置工具生成模块将用户的配置信息输入并生成ＸＭＬ文件，并以ＸＭＬ文件的形式向ＸＭＬ配置文件解析模块下发具体配置信息；ＸＭＬ配置文件解析模块接收到ＸＭＬ配置文件后，开始进行解析，将仿真存储数据库用户信息发送 到仿真存储模块，将联邦成员注册名称、仿真时间推进机制发送到ＨＬＡ系统服务接入模块，将接口设备名称、原型设备监控列表以及报文格式和ＦＯＭ／ＳＯＭ表的映射关系列表下发到系统服务转接模块，将ＵＤＰ端口号下发到原型系统服务接入模块；系统服务转接模块接收ＸＭＬ配置文件解析模块发送的接口设备名称、原型设备监控列表以及报文格式和ＦＯＭ／ＳＯＭ表的映射关系列表信息，在ＨＬＡ系统服务接入模块和原型系统服务接入模块的基础上，实现两个系统的消息转发和仿真运行控制功能；ＨＬＡ系统服务接入模块接收到联邦成员注册名称、仿真时间推进机制信息后，同系统服务转接模块发送的系统服务转接模块函数调用、报文格式和ＦＯＭ／ＳＯＭ表的映射关系信息一起生成ＨＬＡ服务输出流，并将加入仿真过程中填充完毕的报文格式和ＦＯＭ／ＳＯＭ表的映射关系信息重新输入系统服务转接模块；ＨＬＡ服务输入流输入到ＨＬＡ系统服务接入模块，同系统服务转接模块发送的报文格式和ＦＯＭ／ＳＯＭ表的映射关系信息、ＨＬＡ系统向原型系统的报文转发信息一起生成ＨＬＡ系统向原型系统的报文转发信息分别发送到仿真存储模块和系统服务转接模块，生成系统服务转接模块通知消息发送到系统服务转接模块；原型系统服务接入模块从ＸＭＬ配置文件解析模块接收ＵＤＰ端口号后生成相关配置信息，并在系统服务转接模块输入的系统服务转接模块函数调用下生成ＵＤＰ报文发送流输出，在系统服务转接模块输入的报文格式和ＦＯＭ／ＳＯＭ表的映射关系信息、原型系统向ＨＬＡ系统的报文转发信息的作用下，输入系统的ＵＤＰ报文接收流生成系统服务转接模块...

【技术特征摘要】
1、一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备，其特征在于：由配置工具生成模块、XML配置文件解析模块、HLA系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块、仿真存储模块和高层代码辅助生成模块组成；XML配置文件解析模块、HLA系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块位于接口设备内；配置工具生成模块和高层代码辅助生成模块位于接口设备外部；高层代码辅助生成模块生成XML配置文件解析模块、HLA系统服务接入模块、原型系统服务接入模块、系统服务转接模块和仿真存储模块的代码框架；配置工具生成模块将用户的配置信息输入并生成XML文件，并以XML文件的形式向XML配置文件解析模块下发具体配置信息；XML配置文件解析模块接收到XML配置文件后，开始进行解析，将仿真存储数据库用户信息发送到仿真存储模块，将联邦成员注册名称、仿真时间推进机制发送到HLA系统服务接入模块，将接口设备名称、原型设备监控列表以及报文格式和FOM/SOM表的映射关系列表下发到系统服务转接模块，将UDP端口号下发到原型系统服务接入模块；系统服务转接模块接收XML配置文件解析模块发送的接口设备名称、原型设备监控列表以及报文格式和FOM/SOM表的映射关系列表信息，在HLA系统服务接入模块和原型系统服务接入模块的基础上，实现两个系统的消息转发和仿真运行控制功能；HLA系统服务接入模块接收到联邦成员注册名称、仿真时间推进机制信息后，同系统服务转接模块发送的系统服务转接模块函数调用、报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息一起生成HLA服务输出流，并将加入仿真过程中填充完毕的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息重新输入系统服务转接模块；HLA服务输入流输入到HLA系统服务接入模块，同系统服务转接模块发送的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息、HLA系统向原型系统的报文转发信息一起生成HLA系统向原型系统的报文转发信息分别发送到仿真存储模块和系统服务转接模块，生成系统服务转接模块通知消息发送到系统服务转接模块；原型系统服务接入模块从XML配置文件解析模块接收UDP端口号后生成相关配置信息，并在系统服务转接模块输入的系统服务转接模块函数调用下生成UDP报文发送流输出，在系统服务转接模块输入的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息、原型系统向HLA系统的报文转发信息的作用下，输入系统的UDP报文接收流生成系统服务转接模块通知消息分别发送到系统服务转接模块和仿真存储模块，生成的原型系统向HLA系统的报文转发信息发送到系统服务转接模块，仿真存储模块对XML配置文件解析模块发送的仿真数据库用户信息进行存储，形成仿真数据流，对HLA系统服务接入模块发送的HLA系统向原型系统的报文转发信息和原型系统服务接入模块发送的原型系统对HLA系统的报文转发信息进行存储，形成本地仿真数据存储文件流。2、根据权利要求1所述一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备，其特征在于：XML配置文件解析模块，输入流为XML配置文件，XML配置文件内容包括：接口设备名称、UDP端口号、联邦成员注册名称、仿真时间推进机制信息、仿真存储数据库用户信息、原型设备监控列表、报文格式和FOM/SOM表的映射关系列表，XML配置文件解析模块接收到XML配置文件后，对文件内容进行解析，其中接口设备名称解析单元解析接口设备名称，原型设备解析单元解析原型设备监控列表，映射关系解析单元解析报文格式和FOM/SOM表的映射关系列表，UDP端口解析单元解析UDP端口号，联邦成员名称解析单元解析联邦成员注册名称，仿真时间解析单元解析仿真时间推进机制信息，仿真存储解析单元解析仿真存储数据库用户信息。3、根据权利要求1所述一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备，其特征在于：所述HLA系统服务接入模块由XML配置文件解析模块、更新对象实例单元、发送交互实例单元、接收对象实例处理单元、接收交互实例处理单元和对象类/交互类注册单元组成；XML配置文件解析模块提供的联邦成员注册名称和仿真时间推进机制信息加入仿真中，配置信息处理单元按照所提供的注册名称加入联邦，同时设置相应的仿真时间推进机制，根据时间推进步长设置仿真时间两次推进的间隔，对HLA加入联邦和时间机制设置服务的调用，形成了HLA服务输出流的一部分；输入的系统转接服务模块提供的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息和HLA系统向原型系统的报文转发信息，对象类/交互类注册单元结合报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息，实现对象类和交互类的注册操作，在注册过程中对HLA服务的调用形成了本模块HLA服务输出流的一部分，以及报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息输出流；接收对象实例处理单元和接收交互实例处理单元，首先对报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息进行检索，并对输入的HLA系统向原型系统的报文转发信息和HLA服务输入流进行对象实例的和交互实例进行处理，接收对象实例处理单元分别对对象实例的不同状态下的情况进行处理，形成了HLA系统向原型系统的报文转发信息，同时通过系统服务转接模块通知消息进行消息后续处理；交互实例处理单元对检索到的信息是否属于接口设备和需要向原型系统进行转发进行处理，与接收对象实例处理单元一起构成了HLA系统向原型系统的报文转发信息和系统服务转接模块通知消息；系统转接服务模块提供的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息加入仿真后输入到对象类/交互类注册单元，结合报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息，实现对象类和交互类的注册操作；典型的，对象类/交互类注册单元在接口设备加入仿真过程中完成对象类/交互类的实例注册，当接口设备进行申明管理时，根据报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息进行对象类/交互类的注册，同时将注册后运行支撑结构RTI返回的句柄值填回到报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息中去，对象类/交互类注册单元在注册过程中对HLA服务的调用形成了本模块HLA服务输出流的一部分，以及报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息输出流；系统服务转接模块的函数调用，输入到更新对象实例单元和发送交互实例单元中，在更新对象实例单元通过对HLA更新对象属性服务调用完成操作，在发送交互实例单元中通过对HLA发送交互服务调用完成操作，共同构成HLA服务输出流的一部分。4、根据权利要求3所述一种原型系统与HLA仿真系统的接口设备，其特征在于：所述系统转接服务模块提供的报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息，HLA系统向原型系统的报文转发信息，以及HLA服务输入流输入到接收对象实例处理单元和接收交互实例处理单元，完成对接收到对象实例和交互实例的具体处理过程，并形成HLA系统向原型系统的报文转发信息，以及系统服务转接模块通知消息的输出流；其中，接收对象实例处理单元主要完成对象实例属性反射处理，销毁对象实例处理，以及发现对象实例处理；接收交互实例处理单元主要完成交互实例接收处理；在接口设备发现新的对象实例时，接收对象实例处理单元对报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息进行检索，根据检索结果将这部分信息添加到系统转接服务模块提供的HLA系统向原型系统的报文转发模板数组集合中；在接口设备接收到对象实例属性反射时，接收对象实例处理单元对系统转接服务模块提供的HLA系统向原型系统的报文转发模板数组集合进行更新，同时通过消息通知系统服务转接模块进行消息后续处理；在接口设备接收到销毁对象实例信息时，接收对象实例处理单元对系统转接服务模块提供的HLA系统向原型系统的报文转发模板数组集合中的对应存储对象进行删除，同时通过消息通知系统服务转接模块进行消息后续处理；在接口设备接收交互信息时，接收交互实例处理单元对报文格式和FOM/SOM表的映射关系信息进行检索，根据检索结果，如果这些信息属于接口设备，并且需要向原型系统进行转发，将这部分信息在系统转接服务模块提供的HLA系统向原型系统的报文转发模板数组集合中进行更新，并通过消息通知...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锋，宋丽茹，王昊天，熊华钢，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]