面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法技术方案

本发明专利技术涉及一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，该方法包括三部分，分别是DDS软总线、通信接口以及组态化显示平台，所述方法将数据分发服务即DDS软总线作为基础的数据通信方式，利用C++语言编写通信接口软件，实现组态化的图形显示平台与DDS软总线进行数据交互，通过C++语言编写的通信接口软件还能够实现组态化图形显示平台与DDS软总线的仿真结果自动获取；在组态化显示平台上设计规范的图形显示方式以及数据显示格式，实现多电飞机机电系统仿真结果的集成图形化显示。本发明专利技术利用虚拟仪表和过程可视化的方式代替不同仿真软件环境的数据显示和表示方法，将抽象的数据信息集成化、具象化、规范化。

【技术实现步骤摘要】
面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法
本专利技术涉及多电飞机分布式仿真过程中仿真结果图形化显示的方法，特别是一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，用于多电飞机设计阶段的仿真验证结果的图像化显示。
技术介绍
机电系统作为多电飞机中重要的组成部分，是飞机设计阶段需要重点研究的机载系统，而仿真方法作为重要的设计验证手段对飞机系统的设计评估和验证起着重要的指导作用。由于多电飞机机电系统具有交联关系复杂、能量转换频繁等特点，对其仿真时一般利用分布式仿真平台对多电飞机机电系统中的多领域复杂模型进行分布式仿真，并利用DDS软总线将不同仿真环境下的仿真模型进行连接，实现各仿真节点之间实时高效的数据交互。在整个分布式仿真过程中，由于用到不同的仿真环境，不同领域模型，其仿真结果存在不同的显示方法和表示规范，很难对获得的仿真结果进行统一的显示和直接分析。而组态化技术是当前工业控制领域中使用较为广泛的人机界面开发技术，以图形可视化的方式添加、配置界面图元来完成人机界面的构建，在工业控制、航空航天领域得到了应用。曹丽婷等在《机床与液压》杂志上发表的《PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用》中介绍了利用组态化软件进行工业控制方面的应用。杨占才等在论文《可视化组态软件设计及其在新型支线客机中的应用》中提出了一种组态化软件在支线客机测试系统中应用的实例，以上应用主要是利用组态化软件作为上位机显示控制，没有考虑在复杂仿真系统中，实现不同仿真软件与仿真数据类型的统一通信问题，无法在不同仿真软件之间实现数据通信，利用组态化软件进行数据显示。
技术实现思路
鉴于现有技术的状况及存在的补正，本专利技术提供了一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，其的目是，从而获得一种可以对基于数据分发服务（DataDistributionService）的飞机机电系统分布式仿真平台的仿真结果实现统一规范、集成显示的图形化表示方法，以便在仿真结果分析、实验方案验证阶段能够提高仿真平台的工作效率。本专利技术是通过这样的技术方案实现的：一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，其特征在于：该方法包括三部分，分别是DDS软总线、通信接口以及组态化显示平台，所述方法将数据分发服务即DDS软总线作为基础的数据通信方式，利用C++语言编写通信接口软件，实现组态化的图形显示平台与DDS软总线进行数据交互，通过C++语言编写的通信接口软件还能够实现组态化图形显示平台与DDS软总线的仿真结果自动获取；在组态化显示平台上设计规范的图形显示方式以及数据显示格式，实现多电飞机机电系统仿真结果的集成图形化显示；所述方法是通过DDS软总线实现基于分布式仿真的多电飞机机电系统仿真结果的数据传输，其中DDS软总线是由OMG定义的一种以数据为中心的发布/订阅式通信模式，DDS规范使用UML语言描述服务，提供了一个与平台无关的数据模型；目前基于DDS的分布式仿真平台已实现与Matlab/Simulink、AMESim专业仿真软件的连接并能够进行多电飞机的协同仿真，可以作为多电飞机机电系统分布式仿真的基础通信协议；DDS通信实体类主要包括：域、发布者、数据写入者、订阅者、数据读取者以及主题，以数据为中心的通信模式；接口部分主要是利用C++语言进行编写接口软件，通过对DDS上的API接口函数进行封装，并定义通用的数据格式，设计组态化显示平台与DDS总线的接口，通过该接口可以使组态化显示平台借助DDS分布式架构进行发布和订阅的相关操作，进行实时的数据交互；接口设计结构包括创建客户端、设置QoS服务质量、查询匹配的发布/订阅者、发送数据、处理接收到的数据、释放资源部分；在完成仿真系统设计后，仿真平台建立机电系统的所有仿真端口变量描述文件，该文件包含平台上所有模型端口信息，包括模型端口名称、端口数据类型、初始值信息，组态化子引擎通过调用API函数从数据接口中获得此描述文件，然后变量管理器生成仿真环境所需要的变量列表，其中列表中的输入参数对应模型的输入与参数变量，输出信号对应模型的输出与信号变量，全局变量为中间操作过程变量；主引擎通过接收来自仿真运行管理模块和模型发送的指令信息，与模型子引擎进行控制流、指令流交互从而完成对仿真模型的解算与状态切换操作，在模型执行一次解算完成后，模型子引擎将仿真数据通过模型接口写到DDS总线上，然后在仿真运行管理模块的控制下，组态化子引擎读取DDS中相应模型端口的数据并传送至变量列表中，最后这些数据经过公式、脚本处理，推动系统原理图内部设备变量的动态刷新显示；利用C++语言专用API函数分别实现一下过程，①子引擎通过加载动态生成的动态库获取访问DDS软总线；②寻找模型描述文件，其中包括模型创建信息、配置信息以及端口信息；③获取模型创建信息、配置信息并记录到子引擎内存中；④获取模型端口信息并存入子引擎内存；最终，实现子引擎将获取的模型端口信息告知组态化显示平台，由组态化显示平台将自动生成相应的变量列表，包括变量名称、变量类型、初始值信息，为写入仿真数据做准备；于仿真子引擎具备接收/发送DDS总线中的数据、与主引擎进行指令交互功能，所以将仿真子引擎内嵌在数据接口内，使组态化环境接受仿真运行管理模块的运行控制并实时读取DDS中的仿真数据，这是接口设计的关键，在接口设计阶段应用的主要API函数及功能为，BOOLInitAppData()：初始化组态环境；VoidUpdatePlayer()：刷新组态运行器；LongGetTagSize()：获取Tag总数；LongGetSimState()：获取仿真状态；BSTRGetModelClock()：获取模型仿真时钟；BSTRGetNodeInfo()：获取节点信息；LongGetModelState()：获取模型状态；VoidCosiInitialize()：仿真初始化；BOOLLoadXdgFromFile()：装载Xdg文件到画布；VoidUpdateControl()：刷新图形；BOOLGetShapeShowLabelAtFirst()：是否显示标签；VoidRotateShape()：旋转图形；DoubleGetGaugeCurrentValue()：获取仪表值；LongGetShapeID()：获取图形ID；DoubleGetGVarValue()：获取全局变量的值；DoubleEvaluateExp()：运行表达式求值；VoidTrackNumber()：输出值；VoidTraceText()：输出文本；VoidUpdateVarChange()：刷新变量更新，当传入数据后调用此函数来刷新；组态化显示平台主要用来实现仿真数据的显示、仿真系统图形的组合、仿真系统动画的显示；仿真数据的显示是指通过接口软件接收分布式仿真系统中不同仿真软件中运行的仿真模型的数据，在显示平台中对仿真数据结果进行动态的显示；通过在显示平台对仿真数据进行定义，能够直观、快速的获得不同构型仿真软件的仿真结果；图形的组合是指多个图元可以组合在一起作为一个图元来使用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，其特征在于：该方法包括三部分，分别是DDS软总线、通信接口以及组态化显示平台，所述方法将数据分发服务即DDS软总线作为基础的数据通信方式，利用C++语言编写通信接口软件，实现组态化的图形显示平台与DDS软总线进行数据交互，通过C++语言编写的通信接口软件还能够实现组态化图形显示平台与DDS软总线的仿真结果自动获取；在组态化显示平台上设计规范的图形显示方式以及数据显示格式，实现多电飞机机电系统仿真结果的集成图形化显示；/n所述方法是通过DDS软总线实现基于分布式仿真的多电飞机机电系统仿真结果的数据传输，其中DDS软总线是由OMG定义的一种以数据为中心的发布/订阅式通信模式，DDS规范使用 UML 语言描述服务，提供了一个与平台无关的数据模型；目前基于DDS的分布式仿真平台已实现与Matlab/Simulink、AMESim专业仿真软件的连接并能够进行多电飞机的协同仿真，可以作为多电飞机机电系统分布式仿真的基础通信协议；DDS通信实体类主要包括：域、发布者、数据写入者、订阅者、数据读取者以及主题，以数据为中心的通信模式；/n接口部分主要是利用C++语言进行编写接口软件，通过对DDS上的API接口函数进行封装，并定义通用的数据格式，设计组态化显示平台与DDS总线的接口，通过该接口可以使组态化显示平台借助DDS分布式架构进行发布和订阅的相关操作，进行实时的数据交互；/n接口设计结构包括创建客户端、设置QoS服务质量、查询匹配的发布/订阅者、发送数据、处理接收到的数据、释放资源部分；在完成仿真系统设计后，仿真平台建立机电系统的所有仿真端口变量描述文件，该文件包含平台上所有模型端口信息，包括模型端口名称、端口数据类型、初始值信息，组态化子引擎通过调用API函数从数据接口中获得此描述文件，然后变量管理器生成仿真环境所需要的变量列表，其中列表中的输入参数对应模型的输入与参数变量，输出信号对应模型的输出与信号变量，全局变量为中间操作过程变量；主引擎通过接收来自仿真运行管理模块和模型发送的指令信息，与模型子引擎进行控制流、指令流交互从而完成对仿真模型的解算与状态切换操作，在模型执行一次解算完成后，模型子引擎将仿真数据通过模型接口写到DDS总线上，然后在仿真运行管理模块的控制下，组态化子引擎读取DDS中相应模型端口的数据并传送至变量列表中，最后这些数据经过公式、脚本处理，推动系统原理图内部设备变量的动态刷新显示；/n利用C++语言专用API函数分别实现一下过程，①子引擎通过加载动态生成的动态库获取访问DDS软总线；②寻找模型描述文件，其中包括模型创建信息、配置信息以及端口信息；③获取模型创建信息、配置信息并记录到子引擎内存中；④获取模型端口信息并存入子引擎内存；最终，实现子引擎将获取的模型端口信息告知组态化显示平台，由组态化显示平台将自动生成相应的变量列表，包括变量名称、变量类型、初始值信息，为写入仿真数据做准备；于仿真子引擎具备接收/发送DDS总线中的数据、与主引擎进行指令交互功能，所以将仿真子引擎内嵌在数据接口内，使组态化环境接受仿真运行管理模块的运行控制并实时读取DDS中的仿真数据，这是接口设计的关键，在接口设计阶段应用的主要API函数及功能为，BOOL InitAppData()：初始化组态环境；Void UpdatePlayer()：刷新组态运行器；LongGetTagSize()：获取Tag总数；Long GetSimState()：获取仿真状态；BSTR GetModelClock()：获取模型仿真时钟；BSTR GetNodeInfo()：获取节点信息；Long GetModelState()：获取模型状态；Void CosiInitialize()：仿真初始化；BOOL LoadXdgFromFile()：装载Xdg文件到画布；Void UpdateControl()：刷新图形；BOOL GetShapeShowLabelAtFirst()：是否显示标签；Void RotateShape()：旋转图形；Double GetGaugeCurrentValue()：获取仪表值；Long GetShapeID()：获取图形ID；Double GetGVarValue()：获取全局变量的值；Double EvaluateExp()：运行表达式求值；Void TrackNumber()：输出值；Void TraceText()：输出文本；Void UpdateVarChange()：刷新变量更新，当传入数据后调用此函数来刷新；/n组态化显示平台主要用来实现仿真数据的显示、仿真系统图形的组合、仿真系统动画的显示；仿真数据的显示是指通过接口软件接收分布式仿真系统中不同仿真软件中运行的仿...

【技术特征摘要】
1.一种面向多电飞机机电系统分布式仿真结果的图形化显示方法，其特征在于：该方法包括三部分，分别是DDS软总线、通信接口以及组态化显示平台，所述方法将数据分发服务即DDS软总线作为基础的数据通信方式，利用C++语言编写通信接口软件，实现组态化的图形显示平台与DDS软总线进行数据交互，通过C++语言编写的通信接口软件还能够实现组态化图形显示平台与DDS软总线的仿真结果自动获取；在组态化显示平台上设计规范的图形显示方式以及数据显示格式，实现多电飞机机电系统仿真结果的集成图形化显示；
所述方法是通过DDS软总线实现基于分布式仿真的多电飞机机电系统仿真结果的数据传输，其中DDS软总线是由OMG定义的一种以数据为中心的发布/订阅式通信模式，DDS规范使用UML语言描述服务，提供了一个与平台无关的数据模型；目前基于DDS的分布式仿真平台已实现与Matlab/Simulink、AMESim专业仿真软件的连接并能够进行多电飞机的协同仿真，可以作为多电飞机机电系统分布式仿真的基础通信协议；DDS通信实体类主要包括：域、发布者、数据写入者、订阅者、数据读取者以及主题，以数据为中心的通信模式；
接口部分主要是利用C++语言进行编写接口软件，通过对DDS上的API接口函数进行封装，并定义通用的数据格式，设计组态化显示平台与DDS总线的接口，通过该接口可以使组态化显示平台借助DDS分布式架构进行发布和订阅的相关操作，进行实时的数据交互；
接口设计结构包括创建客户端、设置QoS服务质量、查询匹配的发布/订阅者、发送数据、处理接收到的数据、释放资源部分；在完成仿真系统设计后，仿真平台建立机电系统的所有仿真端口变量描述文件，该文件包含平台上所有模型端口信息，包括模型端口名称、端口数据类型、初始值信息，组态化子引擎通过调用API函数从数据接口中获得此描述文件，然后变量管理器生成仿真环境所需要的变量列表，其中列表中的输入参数对应模型的输入与参数变量，输出信号对应模型的输出与信号变量，全局变量为中间操作过程变量；主引擎通过接收来自仿真运行管理模块和模型发送的指令信息，与模型子引擎进行控制流、指令流交互从而完成对仿真模型的解算与状态切换操作，在模型执行一次解算完成后，模型子引擎将仿真数据通过模型接口写到DDS总线上，然后在仿真运行管理模块的控制下，组态化子引擎读取DDS中相应模型端口的数据并传送至变量列表中，最后这些数据经过公式、脚本处理，推动系统原理图内部设备变量的动态刷新显示；
利用C++语言专用API函数分别实现一下过程，①子引擎通过加载动态生成的动态库获取访问DDS软总线；②寻找模型描述文件，其中包括模型创建信息、配置信息以及端口信息；③获取模型创建信息、配置信息并记录到子引擎内存中；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，樊智勇，张文林，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12