[發明專利]一種通用數據交互模型構建、基于該模型編碼及解碼方法

在審

• 申請號: 201611183614.3
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106844855A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王永飛;高鵬;劉劍
• 申請（專利權）人: 北京航天測控技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司11472
• 代理人: 王宇楊,陳琳琳

技術領域

本發明屬于計算機分布式仿真技術及應用領域，具體涉及一種通用數據交互模型構建、基于該模型編碼及解碼方法。

背景技術

隨著計算機軟硬件技術的發展，日趨成熟的仿真技術為航空、航天、軍事、交通、能源、經濟等領域的大規模復雜系統仿真提供了高效可靠的解決方案。HLA(High Level Architecture)由美國國防部建模與仿真辦公室(DMSO)于上世紀九十年代中期提出。它是繼DIS分布式仿真協議后的又一先進分布式仿真技術協議框架。HLA的宗旨是解決分布式仿真系統中各仿真成員的重用性和成員間的互操作性問題。從提出至今，HLA不斷被發展完善，先后形成了3個版本，分別是DMSO HLA1.3版本、IEEE1516-2000版本和IEEE1516-2010版本(HLA Evolved版本)，其中后兩者均被IEEE接收為開放性的國際標準。HLA協議通過規則、接口規范和對象模型模板(OMT)三部分對分布式仿真系統中各仿真成員的交互進行了全面的規范和約束，通過相應的支撐服務將仿真功能實現、仿真運行管理與底層數據通信分離，從而保證互操作性和重用性。

在HLA分布式仿真框架中，一個完成特定仿真任務的仿真系統叫做聯邦(Federation)。聯邦由分布于不同仿真計算機上的聯邦成員(Federate)組成，它們通過運行支撐環境RTI進行仿真交互，實現分布式協同和仿真。聯邦成員之間主要通過對象類的屬性和交互類的參數兩種方式進行數據交互。這些應用層的數據，包括整型數據、浮點型數據、字符串型數據、數組型和結構型數據等，均需要編碼為字節流數據，再由RTI傳輸給各聯邦成員。因此，兩個進行數據交互的邦員之間必須進行一致的數據編碼/解碼工作，即數據生產者按照約定的數據類型和格式完成數據的編碼，由應用層數據轉化為傳輸字節流數據，數據消費者按照對應的方法完成數據的解碼，由傳輸字節流數據轉化為應用層數據，才能準確的實現信息交互。

根據DMSO專門針對HLA仿真系統開發提出的聯邦開發與執行過程模型，聯邦開發后期的相當一部分工作是完成聯邦的集成和測試。通常，集成和測試的大部分工作在于驗證聯邦成員間是否按照聯邦協定正確實現數據交互。大部分錯誤的數據交互主要是由于錯誤的數據編碼/解碼引起的。由于RTI中傳輸的字節流數據不能包含其實際編碼時的控制信息，因此任何不匹配的解碼都會引起未定義或錯誤的操作。錯誤或不匹配的編解碼過程將引起聯邦成員或聯邦的崩潰。這些錯誤通常只能在聯邦開發后期的集成和測試階段發現，特別是對于大型仿真系統，由于聯邦成員的數目多，難以定位具體錯誤的位置，大大降低了仿真系統的開發效率，增加了仿真系統的開發成本和風險。

仿真聯邦的數據交互通過OMT標準化的聯邦對象模型(Federation Object Model,FOM)文件進行規范化的描述。聯邦成員負責按照FOM文件中規定的數據格式完成數據的編碼/解碼工作，但是由于不同開發人員的習慣、經驗不同，以及開發時的疏忽，不能保證所有聯邦成員均按照FOM文件中的約定，正確的實現編碼/解碼工作。為了實現正確快速的編碼/解碼工作，盡可能的減少引起代碼中的錯誤操作的因素，降低聯邦開發的成本和風險，HLA協議OMT部分對數據類型作出專門的約束和規范化聲明，包括基本數據類型、簡單數據、枚舉數據、數組數據、結構型數據等；對這些數據類型的編碼/解碼過程進行說明，包括字節邊界、字節對齊和大小端模式。同時，HLA Evolved版本還提供了C++/JAVA/WSDL語言的編碼/解碼器，使不同的聯邦開發人員可以使用相同的、相匹配的數據編碼/解碼實現方法，保證編碼/解碼的正確性，最大程度的降低了數據編碼/解碼對聯邦開發帶來的影響。

HLA協議對數據類型和數據編碼/解碼的規范化處理，減少了仿真系統集成的時間和風險。但是，對于不同的仿真系統，特別是復雜大型系統的仿真，往往包含大量復雜的自定義數據類型，無法直接用HLA協議中提供的數據類型進行表示，需要利用HLA提供的簡單數據類型構造相應的復雜數據結構，同樣需要大量的工作實現新定義的數據的編碼/解碼工作。自定義的數據類型往往針對特殊的仿真系統，不僅本身的重用性差，而且所開發的仿真模型的重用性和互操作性也較差，從而帶來重復的開發工作、不必要開發成本和開發時間。

發明內容