一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统技术方案

一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统，属于体系对抗仿真技术领域。本申请利用通用黑板来维护一个贯穿整个仿真执行过程的想定战场，设计了包含主实体表、实体表、描述子表，消息表等在内的黑板结构框架，完成异构仿真系统互联数据交互格式，数据交互机制以及交互开发接口设计，可以显著提高异构系统互联的效率，能够支撑体系对抗仿真平台与卫星仿真工具包(STK)的高效率异构互联和互操作。工具包(STK)的高效率异构互联和互操作。工具包(STK)的高效率异构互联和互操作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统


[0001]本专利技术属于体系对抗仿真领域，设计一种异构仿真系统互联互通的实现方法，特别适用于卫星仿真工具包(Test Tool Kit，STK)与其他体系对抗仿真平台的互联互通，可提高天基装备异构仿真系统互联的效率，降低实现难度。

技术介绍

[0002]卫星将STK等成熟天基装备仿真工具通过异构互联的方式接入仿真试验环境，具有现实意义。
[0003]异构仿真系统互联互通一般包括数据的交互、消息的接收与处理，以及仿真对象管理与驱动。目前，随着分布式联合仿真技术发展，美军针对不同领域的连反正需求，先后提出并采用了基于分布交互仿真(DIS)、高层体系结构(HLA)、试验与训练使能体系结构(TENA)、公共训练仪器体系结构(CTIA)的体系架构和多种技术并用的混合体系架构。
[0004]在应用于多层级的异构仿真系统互联时，国内各单位多是基于这些系统进行简单封装或直接引入来解决问题，并未对国内的实际进行仿真架构重新设计和中间件深度改造，在具体工程实现中无法有效解决异构互联面临的主要问题，比如系统参与联调成本高昂、不同粒度系统跨层级交互困难、大规模联合仿真试验鲁棒性差等问题。
[0005]以上方法在实际工程实践中，具有一定的局限性：
[0006](1)HLA/RTI自备完善的联合仿真管理、驱动和交互机制，但其负责所有对象管理和交互转发的RTI服务器严重限制了联合仿真的规模和推进效率，其统一的FED文件机制严重限制了其后续的扩展升级；
[0007](2)TENA的出现主要用于解决国外大量“烟囱式”异构系统的互联、互通和互操作问题，设计时重点考虑了几乎所有通信协议的兼容性问题，集成了大量国外武器装备的分布式对象，结构复杂、代码量庞大，国内各单个在实际应用中通常参与联合仿真的所有系统代码量总和还远不及TENA自带的代码量，联调联试极其复杂且低效；
[0008](3)DDS是国内最近广泛采用的通信中间件技术，操作简单、使用方便，其两个成员之间修改交互不影响第三方的发布/订阅技术非常有利于后期的扩展升级，但在LVC联合仿真应用中仍然存在两个问题：一个是没有联合仿真驱动机制，只适用于实时仿真，无法直接应用于非实时仿真系统建设；另一个是，其无中心节点的成员自发现机制虽然使用方便，但各联合仿真成员之间需要进行频繁的“握手”，影响了通信效率。

技术实现思路

[0009]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统，利用通用黑板来维护一个贯穿整个仿真执行过程的想定战场，设计了包含主实体表、实体表、描述子表，消息表等在内的黑板结构框架，完成异构仿真系统互联数据交互格式，数据交互机制以及交互开发接口设计，可以显著提高异构系统互联的效率，能够支撑体系对抗仿真平台与卫星仿真工具包(STK)的高效率异构互联和互操作。
[0010]本专利技术的技术解决方案是：一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统，包括若干仿真节点；每个仿真节点包括通用黑板模块；所述通用黑板模块用于配置仿真实体类型、各种数据表的内容和大小，以及用于定义仿真中的实体和仿真中的交互数据，并基于配置的内容和定义的内容实现仿真节点之间的数据存取与同步，实现异构仿真系统互联数据交互。
[0011]进一步地，所述仿真中的实体包括定义代理实体和节点实体；
[0012]所述代理实体用于维护在特定仿真节点上作战实体的操作状态，通用黑板模块用于与作战实体的操作进行同步，若一个代理依赖于另一个代理，将阻止前者先于后者启动；
[0013]所述节点实体用于维护每个仿真节点上不同代理实体的性能信息，通用黑板模块间的数据交互协议用于同步节点实体间的数据、更新CPU使用率和实体数量等。
[0014]进一步地，所述仿真中的交互数据包括命名方案、实体枚举值、描述子枚举值和消息枚举值；
[0015]所述命名方案为通用黑板模块对应的每个仿真实体，描述子和消息必须用一个整数值唯一标识；
[0016]所述实体枚举值，使用界于0到10000之间的唯一值表示不同实体的类型；
[0017]所述描述子枚举值，使用界于0到10000之间的唯一值表示不同描述子类型；
[0018]所述消息枚举值，使用于0到10000之间的唯一值表示不同消息的类型。
[0019]进一步地，还包括Size动态链接库，用于配合通用黑板定义和实现，为每个数据表正确分配内在空间，在描述子和消息表中对象的大小必须可用。
[0020]进一步地，所述仿真中的交互数据包括实体数据、描述子数据和消息子数据。
[0021]进一步地，所述实体数据包括特定仿真实体的有关信息，用于检索特定实体的信息，以及访问仿真实体的描述子。
[0022]进一步地，所述描述子数据用于检索描述子表中特定访问方法的通用信息。
[0023]进一步地，所述消息子数据用于检索在被选定的消息队列中特定消息的通用信息。
[0024]一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统。
[0025]一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现所述一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统。
[0026]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0027](1)本专利技术方法中的通用黑板被设计为一个分布多代理系统(DMAS)，在此框架下黑板作为主要知识库、应用程序代理和数据交换机制，并为整个系统调度和通知服务提供调度机制，如图3所示。通用黑板是整个系统结构的中心。这个体系结构后面的主要概念是联合数据存储库的创建，它使得多个软件代理能够在必要的时候访问和修改数据，也使得整个系统能够实现异步操作，通过强制事件驱动操作可以实现同步操作。
[0028](2)本专利技术方法中的通用黑板一个最大的特点是使用大小固定的内存。当基于通用黑板的应用程序初始化时，根据通用黑板配置文件中指定的通用黑板结构和最大数量，来分配所需要的共享内存空间。因此黑板结构以及内存管理是创建通用黑板的两个核心问
题。通用黑板这种“牺牲内存”的方法，消除了应用程序运行过程中对内存频繁的申请、释放等操作，换取了运行的效率，而且从根本上杜绝了大量内存碎片可能导致的系统灾难性的后果。
[0029](3)本专利技术方法具有良好的通用性和拓展性，在进行联合仿真时，只需要更换两个通用黑板之间的通信协议，实现轻中心节点的网状通信架构，虽然有中心服务节点，但中心节点只负责联合仿真成员的相互发现而不负责交互数据转发，不存在类似RTI服务器的“瓶颈”问题。
[0030](4)本专利技术方法支持实时仿真和非实时仿真两种模式，不仅有HLA/RTI的全部时间驱动功能，还支持各个仿真成员在仿真过程中动态改变仿真步长，非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统，其特征在于，包括若干仿真节点；每个仿真节点包括通用黑板模块；所述通用黑板模块用于配置仿真实体类型、各种数据表的内容和大小，以及用于定义仿真中的实体和仿真中的交互数据，并基于配置的内容和定义的内容实现仿真节点之间的数据存取与同步，实现异构仿真系统互联数据交互。2.根据权利要求1所述的一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统，其特征在于，所述仿真中的实体包括定义代理实体和节点实体；所述代理实体用于维护在特定仿真节点上作战实体的操作状态，通用黑板模块用于与作战实体的操作进行同步，若一个代理依赖于另一个代理，将阻止前者先于后者启动；所述节点实体用于维护每个仿真节点上不同代理实体的性能信息，通用黑板模块间的数据交互协议用于同步节点实体间的数据、更新CPU使用率和实体数量等。3.根据权利要求1所述的一种基于通用黑板的异构互联天基装备仿真系统，其特征在于，所述仿真中的交互数据包括命名方案、实体枚举值、描述子枚举值和消息枚举值；所述命名方案为通用黑板模块对应的每个仿真实体，描述子和消息必须用一个整数值唯一标识；所述实体枚举值，使用界于0到10000之间的唯一值表示不同实体的类型；所述描述子枚举值，使用界于0到10000之间的唯一值表示不同描述子类型；所述消息枚举值，使用于0到10000之间的唯一值表示不同消息的类型。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕颖，任晔，于丽娜，侯丹，邹达，张连庆，李金钊，侯超凡，王丽洋，
申请(专利权)人：中国航天系统科学与工程研究院，
类型：发明
国别省市：