[發明專利]一種多核多模型并行分布式實時仿真系統

有效

• 申請號: 201210424892.9
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102929158A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李成功;夏成海;熊運鴻
• 申請（專利權）人: 北京華力創通科技股份有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種多核多模型并行分布式實時仿真系統，屬于工程系統實時仿真技術領域。

背景技術

工程系統（包括飛機、導彈、衛星、汽車等）在設計定型之前必須經過大量的地面測試，測試所需要的外部環境通常需要在實驗室中通過半實物仿真系統模擬。實時仿真系統通常是半實物仿真系統的重要組成部分，通過實時仿真系統實現物理系統的數字模型的實時解算，并通過硬件I/O與外部系統交聯以實現半實物仿真測試的目的。

隨著工程系統復雜度的提高，實時仿真系統需要模擬的外部環境的復雜度和準確度也不斷提高，并通過各種I/O板卡進行外部數據交互。通常需要實時仿真系統具有多個CPU，一個CPU具有多個解算核，能夠同時解算多個系統模型，并且進行與物理時鐘同步的解算，并能夠實現不同模型之間的數據交互以及模型與I/O之間的數據交互，而且需要統一的仿真管理及數據監控。

目前，現有的實時仿真系統主要存在如下問題：

1.通常僅支持單核單模型分布式實時仿真，不僅不能有效發揮多核計算的優勢，而且一個CPU僅能計算一個模型，無法實現在單CPU上多模型并行計算，解算效率低下；

2.模型解算與硬件I/O合并在一起執行，不僅不能實現模型與硬件I/O并行執行，而且如果硬件I/O板卡改變則需要重新編輯模型，降低了模型的獨立性和重用性；

3.部分硬件I/O執行需要較長時間，與模型解算若混合在一起串行執行將花費更長的時間，而實時仿真需要在規定時間內完成解算，容易解算時間過長而導致仿真失敗；

4.多數實時仿真系統無法支持實時測試腳本執行，這不僅需要實時腳本執行引擎，而且需要實時仿真系統內部設置數據通道控制層，通過實時腳本執行引擎與數據通道控制層共同作用實現實時測試腳本執行；

5.多數實時仿真系統內部沒有完整的獨立的仿真引擎，以實現各種仿真控制與功能。目前仿真調度通常與模型混合在一起非獨立工作，功能很有限，并且不利于維護、升級與擴展。

發明內容

本發明為解決現有的實時仿真系統存在的僅支持單核單模型分布式實時仿真、不能實現模型與硬件I/O并行執行、硬件I/O執行時間較長、無法支持實時測試腳本執行以及實時仿真系統內部沒有完整獨立的仿真引擎的問題，進而提供了一種多核多模型并行分布式實時仿真系統。為此，本發明提供了如下的技術方案：

一種多核多模型并行分布式實時仿真系統，包括：

主控模塊，用于通過調用不同的仿真調度算法完成相應的功能，在每個仿真周期內根據硬件I/O調度策略向數據通道控制模塊發送按仿真設置完成模型數據映射的指令，并向硬件接口模塊發送完成一個周期內的IO數據讀取與寫入的調度指令，以及向模型模塊發送激勵運行的指令；

模型模塊，用于根據激勵運行的指令，完成模型初始化，并在每個仿真周期內獲取輸入數據一次、解算一次和輸出數據一次；

數據通道控制模塊，用于根據按仿真設置完成模型數據映射的指令，完成模型或硬件I/O每周期的數據映射及相關的程序處理；

硬件接口模塊，用于根據調度指令，根據文件的數據配置格式對硬件I/O設備的輸入輸出流進行配置讀取與輸出，并完成對各種硬件I/O設備進行讀取或寫入操作工作。

本發明的有益效果包括：提出了分布式實時仿真分層架構，每一層之間相互配合、相對獨立，使配置與維護更加靈活；提出了數據控制層，將硬件I/O、模型之間隔離開來，進行統一的數據控制，擴展了仿真的功能及應用；提出了多核多模型分布式實時仿真調度算法，增加了實時仿真的適用性，充分發揮了多核并行計算的優勢。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的具體實施方式提供的多核多模型并行分布式實時仿真系統的結構示意圖；

圖2是本發明的具體實施方式提供的并行仿真調度算法示意圖；

圖3是本發明的具體實施方式提供的串行仿真調度算法示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。