一种针对红外成像系统的全数字仿真系统及其仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种针对红外成像系统的全数字仿真系统及其仿真方法，仿真系统由仿真平台、仿真成员库、仿真信息表、多个仿真成员和仿真客户端构成，仿真平台综合管理总体仿真过程，仿真成员库存储仿真成员信息，仿真信息表存储仿真配置信息，仿真成员综合了单个或多个仿真模型，通过仿真成员客户端与仿真平台进行交互。仿真方法具体是构建并注册仿真成员，然后配置仿真过程，再由仿真平台根据仿真过程对仿真成员进行仿真推进，并在仿真完成后对所仿真的系统进行性能评估。本发明专利技术能通过已开发的仿真成员完成红外成像系统虚拟样机的快速搭建，可实现单个分系统独立仿真、多个分系统联合仿真以及整个虚拟样机的分布式协同仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机仿真技术，尤其涉及。
技术介绍
随着红外技术的发展，红外成像系统在目标探测、识别和跟踪等
的应用日益广泛。然而，复杂的结构以及外场性能测试使红外成像系统的研制开发过程面临周期长、费用高以及设计灵活度低的不利局面。由于外场试验不可能满足在各种复杂环境下的测试需求，因此红外成像系统的评估范围受到限制，且耗费巨大。为了提高红外成像系统的设计效率和设计质量，从根本上协助解决其设计难、测试难的问题，计算机仿真技术被大量应用在了其系统的设计中。计算机仿真技术主要采用计算机作为工具，通过建立红外成像系统计算机仿真模型如光学系统CODE V模型，成像效应模型，目标预处理模型等，充分地模拟红外成像系统和各种复杂的外场环境，以达到准确地预测其系统性能的目的。这些系统性能包括红外热成像系统、红外搜索与跟踪系统、机器视觉系统和扫描系统等等各种红外成像系统的特性。利用先进的仿真结构和精确地建模方法可以降低红外成像系统开发过程中的危险系数，减少外场试验的次数，从而减少开发与维护的费用。目前，国内外对于红外成像系统的仿真理论研究、测试与验证等方面都较为深入， 各种各样的仿真建模方法也层出不穷。但是，由于红外成像系统的复杂结构以及日新月异的技术革新，很难提出一套完整的仿真系统或者方法使得能够兼容多类红外成像系统的计算机仿真过程。针对红外成像系统的仿真系统或方法需要满足两方面的仿真需求一、必须满足红外成像系统的基本仿真需求，如单个分系统的独立仿真过程、多个分系统的协同仿真过程、闭环仿真过程、仿真数据特别是红外图像的传输、多领域模型的嵌入等等；二、能支持仿真系统后续开发的需要，如由于红外成像系统结构变化所造成的仿真成员的更改、由于仿真模型开发工具的更改所造成的模型的重开发等等。而现有的通用仿真系统往往专注于其通用性，许多对于红外成像系统不必要的功能结构增加了仿真成员开发的困难，造成了仿真过程的繁琐；同时，由于通用仿真系统的针对性较差，因此也不能完全满足红外成像系统仿真的需求。
技术实现思路
本专利技术针对目前欠缺能够兼容多类红外成像系统的计算机仿真方法或者系统的现状，提出了。一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，包括一个综合管理总体仿真过程的仿真平台，一个存储仿真成员信息的仿真成员库，一个存储仿真过程配置信息的仿真信息表， 多个综合了单个或多个仿真模型的仿真成员，以及多个仿真成员客户端。所述的多个仿真成员运行在不同的控制计算机中或者运行在同一个控制计算机中，每个仿真成员对应有一个仿真成员客户端，仿真成员与对应的仿真成员客户端处于同一个控制计算机中。所述的仿真平台从仿真成员库中获取仿真成员的信息，生成仿真过程的仿真配置信息并存储到仿真信息表中，在仿真系统的仿真过程启动后，根据仿真信息表中的仿真配置信息将仿真控制信号发送给仿真成员客户端，在每推进一个仿真成员仿真完成后更新一次仿真信息表；所述的仿真成员客户端根据接收到的仿真控制信号推进仿真成员进行仿真；所述的仿真成员通过仿真平台将自身的信息注册到仿真成员库中，通过仿真成员客户端将仿真运行状态和仿真数据返回给仿真平台，仿真平台对接收的仿真数据进行分析，对所仿真的红外成像系统的性能进行评估。所述的仿真平台包括仿真成员管理器、仿真配置器、仿真控制器和仿真数据分析 ο 所述的仿真成员包括一个基于XML语言的描述文件、一个仿真成员基本组件和一个与描述文件相对应的窗口应用程序模块。所述的仿真客户端通过调用仿真成员基本组件实现对仿真成员的控制。所述的仿真客户端与仿真控制器构成了客户/服务器通信体系架构，实现了仿真成员与仿真控制器之间的交互以及分布式的仿真体系。一种针对红外成像系统的仿真方法，具体包括下面六个步骤 步骤一、用户根据仿真需要，构建仿真成员，所述的仿真成员综合了单个或多个针对红外成像系统的仿真模型。步骤二、仿真平台中的仿真成员管理器通过将仿真成员的描述文件保存在仿真成员库中，来将仿真成员注册在仿真成员库中。步骤三、用户通过仿真平台中的仿真配置器从仿真成员库中获取已注册的仿真成员的描述文件，通过分析仿真成员的描述文件获得仿真成员的基本信息及输入输出数据信息，然后采用图形化描述方式定制仿真过程形成仿真配置信息，对形成的仿真配置信息，仿真配置器检查每个仿真成员的输入数据是否连接有另一个仿真成员的输出数据、且数据类型相符，若是，则将该仿真配置信息存储到仿真信息表中，若不是，则提示用户错误，重新定制仿真过程。步骤四、建立连接，开始进行仿真推进；首先仿真成员通过仿真客户端与仿真平台中的仿真控制器建立连接，仿真控制器通知仿真客户端启动仿真开始，然后仿真控制器根据仿真信息表提供的仿真配置信息，以仿真客户端为媒介，从启动成员开始进行仿真的推进，仿真客户端将该仿真成员的仿真运行状态和仿真数据通过仿真客户端返回给仿真控制器和仿真平台的仿真数据分析器，每完成一个仿真成员的全部仿真过程，仿真控制器对仿真信息表中的仿真变量进行更新。步骤五、仿真数据分析器通过自身内置的红外成像系统性能计算模型完成对获得的仿真数据的分析和所仿真的红外成像系统的性能评估。步骤六、在对参加仿真的所有仿真成员都完成仿真后，仿真控制器通知仿真客户端断开连接，结束本次仿真操作。本专利技术与现有的红外成像系统仿真技术相比具有的优点和积极效果在于 (1)本专利技术的全数字仿真系统采用了基于组件模式的开放式体系结构，一方面能通过已开发的仿真成员完成红外成像系统虚拟样机的快速搭建，另一方面其灵活、开放的架构保证了仿真成员的后续开发与更改。(2)本专利技术的全数字仿真系统及其仿真方法支持仿真过程的多样性和扩展性，可通过灵活配置仿真成员之间的数据交互关系实现红外成像系统的多方位仿真，包括单个分系统独立仿真、多个分系统联合仿真以及整个虚拟样机的分布式协同仿真。(3)本专利技术的全数字仿真系统及其仿真方法能够支持多领域仿真模型的开发与嵌入，使得红外成像系统的仿真过程能与实际设计过程相对应，同时也保证了多领域仿真模型的后续开发、重定义和重用。(4)本专利技术的全数字仿真系统及其仿真方法基于.Net架构体系实现，支持面向对象设计和跨语言开发，支持多种语言的互操作，大大简化了仿真系统的开发难度。附图说明 图1为本专利技术的全数字仿真系统的整体结构示意图； 图2为本专利技术所述的仿真成员的结构示意图； 图3为本专利技术所述的仿真客户端与仿真控制器的结构图以及信息交互示意图； 图4为本专利技术所述的仿真信息表的示意图； 图5为本专利技术的全数字仿真方法的步骤流程图； 图6为本专利技术的全数字仿真方法中更新仿真变量表的流程示意图。图中 1-仿真平台；2-仿真成员库；3-仿真信息表；4-仿真成员；5-仿真成员客户端； 6_仿真成员基本组件；7-描述文件；8-窗口应用程序模块；11-仿真成员管理器；12-仿真配置器；13-仿真控制器；14-仿真数据分析器；51-仿真窗体模块；52-仿真控制模块； 53-第二通信客户端模块；61-仿真窗体驱动组件；62-仿真中转组件；63-仿真通信组件； 81-仿真界面子模块；82-仿真逻辑子模块；83-仿真数据子模块；131-仿真控制窗体模块； 132-仿真控制逻辑模块；133-仿真成员管理模块；134-第一通信客户端模块。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在于，包括：一个综合管理总体仿真过程的仿真平台，一个存储仿真成员信息的仿真成员库，一个存储仿真过程配置信息的仿真信息表，多个综合了单个或多个仿真模型的仿真成员，和多个仿真成员客户端；所述的多个仿真成员运行在不同的控制计算机中或者运行在同一个控制计算机中，每个仿真成员对应有一个仿真成员客户端，仿真成员与对应的仿真成员客户端处于同一个控制计算机中；所述的仿真平台从仿真成员库中获取仿真成员的信息，生成仿真过程的仿真配置信息并存储到仿真信息表中，在仿真系统的仿真过程启动后，根据仿真信息表中的仿真配置信息将仿真控制信号发送给仿真成员客户端，在每推进一个仿真成员仿真完成后更新一次仿真信息表；所述的仿真成员客户端根据接收到的仿真控制信号推进仿真成员进行仿真；所述的仿真成员通过仿真平台将自身的信息注册到仿真成员库中，通过仿真成员客户端将仿真运行状态和仿真数据返回给仿真平台，仿真平台对接收的仿真数据进行分析，对所仿真的红外成像系统的性能进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在于，包括一个综合管理总体仿真过程的仿真平台，一个存储仿真成员信息的仿真成员库，一个存储仿真过程配置信息的仿真信息表，多个综合了单个或多个仿真模型的仿真成员，和多个仿真成员客户端；所述的多个仿真成员运行在不同的控制计算机中或者运行在同一个控制计算机中，每个仿真成员对应有一个仿真成员客户端，仿真成员与对应的仿真成员客户端处于同一个控制计算机中；所述的仿真平台从仿真成员库中获取仿真成员的信息，生成仿真过程的仿真配置信息并存储到仿真信息表中，在仿真系统的仿真过程启动后，根据仿真信息表中的仿真配置信息将仿真控制信号发送给仿真成员客户端，在每推进一个仿真成员仿真完成后更新一次仿真信息表；所述的仿真成员客户端根据接收到的仿真控制信号推进仿真成员进行仿真；所述的仿真成员通过仿真平台将自身的信息注册到仿真成员库中，通过仿真成员客户端将仿真运行状态和仿真数据返回给仿真平台，仿真平台对接收的仿真数据进行分析，对所仿真的红外成像系统的性能进行评估。2.根据权利要求1所述的一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在于，所述的仿真信息表包括两份信息表仿真成员表和仿真变量表；所述的仿真成员表描述了参与仿真的仿真成员，将参与仿真的仿真成员划分为启动成员和常规成员，每个参与仿真的仿真成员的信息包括唯一的名称、唯一的输入变量名称、 唯一的输出变量名称以及该仿真成员是否具有反馈信号的模块；所述的仿真变量表描述了在仿真中参与数据交互的所有仿真变量，每个仿真变量的信息包括唯一的名称、唯一的数据来源对应的仿真成员、数据输出对应的仿真成员以及该仿真变量是否为反馈信号的描述。3.根据权利要求1所述的一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在于，所述的仿真平台包括仿真成员管理器、仿真配置器、仿真控制器和仿真数据分析器；所述的仿真成员管理器通过将仿真成员的描述文件存储在仿真成员库中来完成仿真成员在仿真成员库中的注册；所述的仿真配置器为用户提供了仿真流程的配置环境，用户通过该配置环境从仿真成员库中获取已注册的仿真成员的描述文件，定义仿真配置信息并存储到仿真信息表中，所述的仿真配置信息包括参与仿真过程的仿真成员、参与仿真过程的仿真成员之间的连接关系以及各仿真成员之间的数据交换关系；所述的仿真控制器根据仿真信息表提供的仿真配置信息，以仿真客户端为媒介，控制仿真成员的仿真推进，仿真控制器采用发布与订购的通信模式控制实时仿真过程，实时仿真过程从启动成员开始推进，每推进一个仿真成员完成仿真，仿真控制器更新一次仿真变量表中相应的仿真变量，当某个仿真成员所需的数据源都完成一次更新后，仿真控制器通知仿真成员客户端开始推进该仿真成员仿真，在第一次推进具有反馈信号模块的仿真成员仿真时，该仿真成员所需要的反馈信号采用预置的初始值；所述的仿真数据分析器用于分析仿真数据和对所仿真的红外成像系统的性能进行评估。4.根据权利要求3所述的一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在于，所述的仿真控制器包括仿真控制窗体模块、仿真控制逻辑模块、仿真成员管理模块和第一通信客户端模块；所述的仿真控制窗体模块提供用户操作界面；仿真控制逻辑模块运行仿真的主体逻辑，向各仿真成员发送控制命令并接收各仿真成员的反馈信息；所述的仿真成员管理模块用于管理仿真信息表；所述的第一通信客户端模块用于与仿真客户端进行通信。5.根据权利要求1或4所述的一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在于， 所述的仿真客户端包括仿真窗体模块、仿真控制模块和第二通信客户端模块；所述的仿真窗体模块提供容器和方法将仿真成员的界面装载至仿真客户端的公共窗口中，同时显示仿真过程中的交互信息；所述的仿真控制模块接收仿真控制逻辑模块发送的仿真控制信号， 调用仿真成员的仿真成员基本组件实现对仿真成员的仿真控制，并将仿真成员的仿真运行状态和仿真数据返回给仿真控制逻辑模块；所述的第二通信客户端模块采用Socket技术实现，第二通信客户端模块向第一通信客户端模块发送连接或断开请求，第二通信客户端模块收到该请求后与第一通信客户端模块建立或者断开连接。6.根据权利要求1所述的一种针对红外成像系统的全数字仿真系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：于劲松，唐荻音，陈雄姿，刘浩，郭奇，吴思举，顾继群，姜杨，刘逸，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11