【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半实物仿真，具体是一种半实物实时仿真方法及系统。
技术介绍
1、分布式实时仿真系统是由多个分系统组成的复杂仿真系统，在仿真过程中各分系统之间需要实时交换数据，因此实时仿真系统对各分系统之间交换数据的能力有着较为严格的要求，为了得到实时的仿真效果，仿真过程中对数据传输的实时性要求很高，传统的基于tcp/ip协议的以太网不能满足要求。相对于以往使用的tcp/ip网，基于共享内存的实时网络除了具有严格的传输确定性和可预测性外，还具有数据传输延迟小，传输速度快、传输数据量大、通信协议简单易用、仿真机负载轻、软硬件平台适应性强、具有可靠的传输纠错能力、支持中断信号传输等特点，可以支持半实物系统中的多平台多操作系统接入仿真，用共享内存网的这些优点可以满足分布式实时仿真系统中对于实时性和大量数据传输的要求。
2、其次，针对windows系统时钟不稳定，不能用于实时仿真系统的问题，采用基于rtx实时系统的时钟控制机制。rtx是基于windows操作系统的通用实时扩展系统。rtx具有优秀的实时控制性和高效的可扩展性以及稳定性，同时具备较强的兼容能力，能与多种系统交互，是windows平台上唯一的基于软件的硬实时解决方案。
3、在实时仿真系统中，必须使用具有实时性的网络传输解决方案，与以太网相比，共享内存网是高速的复制共享内存网络，每个仿真机上的各层应用软件都可以通过共享内存的api接口直接读写共享内存上的数据，特别方便快捷，降低了软件开发难度，大大加快项目开发进度。并且共享内存网可以支持不同的操作系统，使用共
4、rtx系统是基于windows的一个实时扩展子系统。rtx可以与windows无缝的结合在一起，其可以利用windows系统的优势并提高其实时性能。rtx可以提供对中断、i/o以及对内存的精确控制，以确保实时程序执行时间的可靠性。rtx只需要少量的配置便能确保达到系统的最高性能。
5、当下，rtx系统与共享内存都可以分别作为实时系统的技术方案，但是二者联合使用在分布式半实物仿真系统方面较少。并且分布式半实物系统涉及不同类型不同功能的系统异构，需要适配通用的通信架构。
6、现有技术的缺点：
7、1.传统的基于tcp/ip协议的以太网数据传输时延大、传输数据量小、通信协议复杂、并且易丢帧；
8、2.windows系统作为通用操作系统，受系统资源的影响，时钟不稳定，不能用于实时仿真系统；
9、3.半实物仿真系统的实时性通信架构技术研究较少；
10、4.分布式半实物仿真系统包含大量的软硬件，涉及多个不同的操作系统，需要通用、适配性强的异构通信架构；
11、5.传统的共享内存使用环形结构网络，网络中一个节点故障会导致整个网络瘫痪，数据需要串行传递，从而造成时间延迟。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种半实物实时仿真方法及系统，解决现有技术存在的通信兼容性差、数据传输的可靠性低、实时性低等问题。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
3、一种半实物实时仿真方法，将操作系统与共享内存网络联合加入半实物实时仿真系统中，实现半实物实时仿真。
4、作为一种优选的技术方案，在需要共享内存进行通信的部件中创建共享内存管理类，共享内存管理类包括成员函数为fib2125_open板卡启动函数、fib2125_close板卡关闭函数、fib2125_writedouble光纤板卡写内存函数、fib2125_readdouble光纤板卡读内存函数。
5、作为一种优选的技术方案，包括以下步骤：
6、s1，当开始仿真时，仿真系统读取仿真试验的配置和文件信息，并对仿真节点进行分配，生成仿真文件，调用fib2125_open板卡启动函数创建共享内存，启动操作系统实时仿真进程；
7、s2，当实时仿真进程接收到启动命令时，调用fib2125_open板卡启动函数创建共享内存连接，并且初始化仿真计算节点的半实物模型，启动硬件设备，同时打开仿真时钟，等待仿真开始指令；
8、s3，当实时仿真进程接收到开始仿真命令时，实时仿真进程开始由仿真步长驱动进行每一帧仿真任务的运行，同时在每一帧的仿真任务计算及仿真状态更新后，调用fib2125_writedouble光纤板卡写内存函数，推送数据到共享内存通信总线中；
9、s4，windows系统调用fib2125_readdouble光纤板卡读内存函数直接读取内存总线对应的地址进行数据通信,如果任务超时，则记录下当前的超时帧。
10、作为一种优选的技术方案，还包括以下步骤：
11、s5，windows系统将仿真结果显示并且通过以太网上传到数据库存储。
12、作为一种优选的技术方案，还包括以下步骤：
13、s6，当结束仿真时，调用fib2125_close板卡关闭函数关闭共享内存，结束实时仿真进程。
14、一种半实物实时仿真系统，用于实现所述的一种半实物实时仿真方法，包括依次通信连接的仿真数据库、控制台、调度主机、计算节点，控制台用于实现仿真模型管理、仿真试验设计与管理、仿真试验运行调度、仿真数据分析和仿真数据管理，计算节点用于实现仿真试验的运行，调度主机用于实现对所有计算节点的管理，仿真数据库用于实现对仿真结果的数据管理和回放演示。
15、作为一种优选的技术方案，计算节点包括参与仿真的半实物仿真模型、硬件设备。
16、作为一种优选的技术方案，调度主机采用rtx操作系统、vxworks操作系统或qnx操作系统。
17、作为一种优选的技术方案，仿真数据库与控制台之间通过以太网通信，控制台与调度主机之间通过共享内存网络通信，调度主机与计算节点之间通过共享内存网络通信。
18、根作为一种优选的技术方案，共享内存网络为星形拓扑结构、树状拓扑结构或总线拓扑结构。
19、本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
20、(1)基于共享内存的实时网络除了具有严格的传输确定性和可预测性外，还具有数据传输延迟小，传输速度快、传输数据量大、通信协议简单易用、仿真机负载轻、软硬件平台适应性强、具有可靠的传输纠错能力、支持中断信号传输等特点，用共享内存网的这些优点可以满足分布式实时仿真系统中对于实时性和大量数据传输的要求；
21、(2)在本专利技术中，使用了星形共享内存结构网络，优点是可靠性高，传输时效高，个别节点故障不会影响整个网络；
22、(3)rtx可以提供对中断、i/o以及对内存的精确控制，以确保实时程序执行时间的可靠性，rtx只需要少量的配置便能确保达到系统的最高性能；rtx具有优秀的实时控制性和高效的可扩展性以及稳定性，是windows平台上唯一的基于软件的硬实时解决本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半实物实时仿真方法，其特征在于，将操作系统与共享内存网络联合加入半实物实时仿真系统中，实现半实物实时仿真。
2.根据权利要求1所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，在需要共享内存进行通信的部件中创建共享内存管理类，共享内存管理类包括成员函数为FIB2125_Open板卡启动函数、FIB2125_Close板卡关闭函数、FIB2125_WriteDouble光纤板卡写内存函数、FIB2125_ReadDouble光纤板卡读内存函数。
3.根据权利要求2所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：
6.一种半实物实时仿真系统，其特征在于，用于实现权利要求1至5任一项所述的一种半实物实时仿真方法，包括依次通信连接的仿真数据库、控制台、调度主机、计算节点，控制台用于实现仿真模型管理、仿真试验设计与管理、仿真试验运行调度、仿真数据分析和仿真数据管理，计算
7.根据权利要求6所述的一种半实物实时仿真系统，其特征在于，计算节点包括参与仿真的半实物仿真模型、硬件设备。
8.根据权利要求6所述的一种半实物实时仿真系统，其特征在于，调度主机采用RTX操作系统、Vxworks操作系统或QNX操作系统。
9.根据权利要求6至8任一项所述的一种半实物实时仿真系统，其特征在于，仿真数据库与控制台之间通过以太网通信，控制台与调度主机之间通过共享内存网络通信，调度主机与计算节点之间通过共享内存网络通信。
10.根据权利要求9所述的一种半实物实时仿真系统，其特征在于，共享内存网络为星形拓扑结构、树状拓扑结构或总线拓扑结构。
...【技术特征摘要】
1.一种半实物实时仿真方法，其特征在于，将操作系统与共享内存网络联合加入半实物实时仿真系统中，实现半实物实时仿真。
2.根据权利要求1所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，在需要共享内存进行通信的部件中创建共享内存管理类，共享内存管理类包括成员函数为fib2125_open板卡启动函数、fib2125_close板卡关闭函数、fib2125_writedouble光纤板卡写内存函数、fib2125_readdouble光纤板卡读内存函数。
3.根据权利要求2所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种半实物实时仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：
6.一种半实物实时仿真系统，其特征在于，用于实现权利要求1至5任一项所述的一种半实物实时仿真方法，包括依次通信连接的仿...
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊傲，陈功，敖厚军，李航，王宇，钟宇，李姗姗，包富瑜，
申请(专利权)人：成都流体动力创新中心，
类型：发明
国别省市：
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