[發明專利]基于虛擬時間的多學科聯合仿真系統和方法

有效

• 申請號: 202110408456.1
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN112989627B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 雷勇;曹宏暉;羅萌;李堅定
• 申請（專利權）人: 成都贏瑞科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/12
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發明提供了基于虛擬時間的多學科聯合仿真系統和方法，所述的多學科仿真聯合系統包括FMU模型加載模塊，集成開發環境，時序調度器，仿真驗證平臺；基于虛擬時間的多學科聯合仿真方法，利用“虛擬時間”將發生在不同時空的物理現象模型、計算機軟硬件行為模型、化學現象模型等等，進行基于“時間”的集成與綜合，最真實地模擬出復雜系統工作狀況。使得在系統設計初期就能完整評估和掌握系統架構設計向可落地的方向邁進了一大步。

技術領域

本發明涉及虛擬實驗仿真技術領域，具體而言，涉及基于虛擬時間的多學科聯合仿真系統和方法。

背景技術

復雜系統設計（航空器、航天器、艦船、車輛等）和綜合一直是系統工程中最為關鍵和重要的環節。傳統的設計手段和流程主要依靠設計師的個人經驗，局限于對系統/子系統功能進行設計和驗證，無法在項目初期對系統架構進行科學的設計綜合和論證，系統架構風險需在實物綜合階段才被發現，從而導致系統實物綜合階段繁復迭代甚至項目失敗。系統虛擬綜合設計和驗證是應對這一問題的有效解決方案。然而在給予模型進行虛擬系統設計和建模的過程中，通常會使用大量不同學科、不同專業領域的計算機輔助設計工具來進行建模和仿真，而這些建模工具會從不同角度來表述目標系統的工作，如：從熱傳導角度，電磁角度、力學角度，計算機軟件任務角度等等。想要把這些模擬不同時空和不同維度的模型通過用一個虛擬綜合軟件進行集成，來模擬和仿真系統的整體工作狀況，一直以來都是整個計算機仿真領域無法解決的難題。

現有技術通常是將不同學科的模型導出成為標準的可被其他建模工具調用的模型，如基于FMI國際標準的模型。再通過第三方工具將基于FMI標準的模型進行數據交互定義，通過流程驅動，或模型先后順序來實現不同學科領域或建模工具之間的多個模型的集成以及數據交互。

但這種模型集成方式無法表現出被仿真系統在不同時域空間中并行或有精確時間先后關聯的行為，同時很難或無法模擬在微觀時間世界中的各種行為（如納秒級）。另外，沒有獨立的時間維度建模，也無法將這些不同學科領域的模型的調用時機與各自本身學科的行為模擬有機的結合。根本無法精確模擬實際系統工作狀況下各個學科模型之間的數據交互“時機”，因此其仿真的效果、精確度和真實性也是很差的。

因此需要提供基于虛擬時間的多學科聯合仿真系統，基于虛擬時間的多學科聯合仿真方法，利用“虛擬時間”將發生在不同時空的物理現象模型、計算機軟硬件行為模型、化學現象模型等等，進行基于“時間”的集成與綜合，最真實地模擬出復雜系統工作狀況。使得在系統設計初期就能完整評估和掌握系統架構設計向可落地的方向邁進了一大步。

發明內容

本發明的目的在于提供基于虛擬時間的多學科聯合仿真系統和方法，解決了現有模型集成方式無法表現出被仿真系統在不同時域空間中并行或有精確時間先后關聯的行為，無法模擬在微觀時間世界中的各種行為（如納秒級），無法將這些不同學科領域的模型的調用時機與各自本身學科的行為模擬有機的結合，無法精確模擬實際系統工作狀況下各個學科模型之間的數據交互“時機”等問題，做到更真實地虛擬模型整合與聯合仿真。

本發明的實施例通過以下技術方案實現：基于虛擬時間的多學科聯合仿真系統，包括：

FMU模型加載模塊，用于將輸入的工具需求輸出為FMU功能子模型，所述功能子模型作為靜態架構構建模塊的輸入；

集成開發環境，用于對輸入的所述功能子模型進行組裝，描述各所述功能子模型的參數化結構，獲得多個單學科模型，將輸入的所述單學科模型與基于時間維度構建的系統架構時序模型進行連接，獲得多余度混合模型；

時序調度器，用于根據多余度并行任務中所述單學科模型對應的虛擬時間，對當前執行序列中最小調度粒度所對應的單學科模型進行調度；

仿真驗證平臺，用于對所述單學科模型的各類執行任務進行獨立時序建模，并將其綜合在統一時間軸中進行仿真和驗證。

根據一種優選實施方式,所述集成開發環境包括模型組裝模塊和信息流仿真模塊，