用于异构仿真系统中的通信互连装置论文和设计-王勃

全文摘要

本实用新型公开了一种用于异构仿真系统中的通信互连装置，包括桥接业务处理模块、代理管理模块、通信协议管理模块，其中，所述桥接业务处理模块用于实现各个异构仿真系统的通信数据之间的桥接映射关系配置，并根据通信数据之间的桥接映射关系将代理管理模块中的多种协议的代理实例的接收缓冲区的数据转换后路由到映射目标端所属代理实例的发送缓冲区中；所述代理管理模块管理多种协议的代理，一种协议的代理可以处理该协议的多个异构实现；所述通信协议管理模块用于管理所有异构仿真协议的应用接口(API)，用于执行代理管理模块命令即接收数据和发送数据到对应的缓冲区。

主设计要求

1.一种用于异构仿真系统中的通信互连装置，包括桥接业务处理模块、代理管理模块、通信协议管理模块，其特征在于，所述桥接业务处理模块用于实现各个异构仿真系统的通信数据之间的桥接映射关系配置，并根据通信数据之间的桥接映射关系将代理管理模块中的多种协议的代理实例的接收缓冲区的数据转换后路由到映射目标端所属代理实例的发送缓冲区中；所述代理管理模块管理多种协议的代理，一种协议的代理可以处理该协议的多个异构实现；所述通信协议管理模块用于管理所有异构仿真协议的应用接口(API)，用于执行代理管理模块命令即接收数据和发送数据到对应的缓冲区。

设计方案

1.一种用于异构仿真系统中的通信互连装置，包括桥接业务处理模块、代理管理模块、通信协议管理模块，其特征在于，

所述桥接业务处理模块用于实现各个异构仿真系统的通信数据之间的桥接映射关系配置，并根据通信数据之间的桥接映射关系将代理管理模块中的多种协议的代理实例的接收缓冲区的数据转换后路由到映射目标端所属代理实例的发送缓冲区中；

所述代理管理模块管理多种协议的代理，一种协议的代理可以处理该协议的多个异构实现；

所述通信协议管理模块用于管理所有异构仿真协议的应用接口(API)，用于执行代理管理模块命令即接收数据和发送数据到对应的缓冲区。

2.如权利要求1所述的用于异构仿真系统中的通信互连装置，其特征在于，所述桥接业务处理模块进一步包括：时间序列器、桥接规则管理模块、桥接执行模块、事件管理模块、对象管理模块、日志管理模块、数据记录模块、数据缓存区管理模块、时间同步服务模块、数据收集模块、数据发送模块，其中，

所述时间序列器用于提供统一时间服务，所述时间为墙上时钟；

所述桥接规则管理模块用于创建或编辑异构系统通信数据协议之间的桥接映射关系，输出桥接配置文件；

所述桥接执行模块用于读取桥接配置文件中的桥接映射关系，并按映射关系将接收缓冲区的数据处理后转移到发送缓冲区中；

所述事件管理模块用于代理与缓冲区之间的耦合，并管理一个事件队列和事件处理者；

所述对象管理模块用于管理反射对象和本地对象，代理接收到数据时，更新反射对象，并生成事件并加入接收缓冲区；

所述日志管理模块用于记录日志，并在存储装置中进行保存；

所述数据记录模块用于按照一定的频率对对象管理模块中的对象的属性值快照生成一个记录帧，并将该帧序列化到记录文件；

所述时间同步服务模块用于基于TCP提供时间服务器，各个异构仿真系统与该模块建立连接后即可接收到统一的时间，时间精度为毫秒；

所述数据收集模块用来作为各代理的数据到达接口；

所述数据发送模块用于将代理实例中的发送缓冲区的数据转换为该代理对应协议的格式，并调用代理接口发送。

3.如权利要求1所述的用于异构仿真系统中的通信互连装置，其特征在于，所述代理管理模块包括：SOCKET代理模块、HLA13代理模块、HLA1516代理模块、TENA代理模块、DDS代理模块，其中，

所述SOCKET代理模块，用于封装对SOCKET子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述HLA13代理模块，用于封装对HLA13子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述HLA1516代理模块，用于封装对HLA1516子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述TENA代理模块，用于封装对TENA子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述DDS代理模块，用于封装对DDS子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。

4.如权利要求1所述的用于异构仿真系统中的通信互连装置，其特征在于，所述通信协议管理模块进一步包括SOCKET子模块、HLA13子模块、HLA1516子模块、TENA子模块、DDS子模块，其中，

所述SOCKET子模块，用于封装对SOCKET通信业务逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述HLA13子模块，用于封装对HLA13 RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述HLA1516子模块，用于封装对HLA1516 RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述TENA子模块，用于封装对TENA RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；

所述DDS子模块，用于封装对DDS外部接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机仿真技术领域，特别是关于一种用于异构仿真系统中的通信互连装置及方法。

背景技术

仿真技术最初主要应用在军事领域。20世纪50、60年代，仿真技术开始应用于洲际导弹的研制、阿波罗登月计划、核电站运行等方面。从80年代开始，仿真技术借助计算机技术的发展开始进入了计算机仿真的崭新时代，计算机仿真技术开始大规模地应用于仪器仪表、虚拟制造、电子产品设计、仿真训练等人们生产、生活的各个方面。

自90年代开始，基于计算机仿真技术，国内建设了一批水平较高、规模较大的半实物仿真系统，如射频制导导弹半实物仿真系统、红外制导导弹半实物仿真系统、歼击机工程飞行模拟器、歼击机半实物仿真系统、驱逐舰半实物仿真系统等，这些半实物仿真系统在武器型号研制中发挥了重大作用。

2008年全球计算机仿真市场的总体规模达883亿美元以上，中国计算机仿真市场的总体规模达298亿人币以上，未来计算机仿真行业发展潜力巨大。

目前，计算机仿真技术也由过去的纯数字仿真发展到现在集面向对象仿真、定性仿真、分布式交互仿真、智能仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等多种仿真手段为一体的综合复杂系统，仿真系统的需求从过去的单系统仿真发展到今天的多系统联合仿真。

各仿真系统因为应用场景的不同，使用的仿真平台也有所并差异。仿真系统间通信协议经历了SOCKET数据包、HLA13、HLA1516、TENA和DDS，因此现有的分布式仿真系统采用的通信协议也涵盖了SOCKET、HLA13、HLA1516、TENA、DDS等多种。随着仿真研究的深入，过去的单一技术的仿真已不能很好地为研究提供服务了，而需求全面、综合的仿真，这就要求将已有的多个仿真系统集成为一个综合复杂的仿真系统，此时首要解决的技术问题就是多个不同仿真系统，即异构仿真系统间的互连通信问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于异构仿真系统中的通信互连装置，包括桥接业务处理模块、代理管理模块、通信协议管理模块，其中，所述桥接业务处理模块用于实现各个异构仿真系统的通信数据之间的桥接映射关系配置，并根据通信数据之间的桥接映射关系将代理管理模块中的多种协议的代理实例的接收缓冲区的数据转换后路由到映射目标端所属代理实例的发送缓冲区中；所述代理管理模块管理多种协议的代理，一种协议的代理可以处理该协议的多种异构实现；所述通信协议管理模块用于管理所有异构仿真协议的应用接口(API)，并且用于执行代理管理模块的命令即接收数据和发送数据到对应的缓冲区。

所述装置中，桥接业务处理模块进一步包括：时间序列器、桥接规则管理模块、桥接执行模块、事件管理模块、对象管理模块、日志管理模块、数据记录模块、数据缓存区管理模块、时间同步服务模块、数据收集模块、数据发送模块，其中，所述时间序列器用于提供统一时间服务，所述时间为墙上时钟；所述桥接规则管理模块用于创建或编辑异构系统通信数据协议之间的桥接映射关系，输出桥接配置文件；所述桥接执行模块用于读取桥接配置文件中的桥接映射关系，并按映射关系将接收缓冲区的数据处理后转移到发送缓冲区中；所述事件管理模块用于代理与缓冲区之间的耦合，并管理一个事件队列和事件处理者；所述对象管理模块用于管理反射对象和本地对象，代理接收到数据时，更新反射对象，并生成事件并加入接收缓冲区；所述日志管理模块用于记录日志，并在存储装置中进行保存；所述数据记录模块用于按照一定的频率对对象管理模块中的对象的属性值快照生成一个记录帧，并将该帧序列化到记录文件；所述时间同步服务模块用于基于TCP提供时间服务器，各个异构仿真系统与该模块建立连接后即可接收到统一的时间，时间精度为毫秒；所述数据收集模块用来作为各代理的数据到达接口；所述数据发送模块用于将代理实例中的发送缓冲区的数据转换为该代理对应协议的格式，并调用代理接口发送。

所述装置中，所述代理管理模块包括：SOCKET代理模块、HLA13代理模块、HLA1516代理模块、TENA代理模块、DDS代理模块，其中，所述SOCKET代理模块，用于封装对SOCKET子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述HLA13代理模块，用于封装对HLA13子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述HLA1516代理模块，用于封装对HLA1516子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述TENA代理模块，用于封装对TENA子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述DDS代理模块，用于封装对DDS子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。

所述装置中，所述通信协议管理模块进一步包括SOCKET子模块、HLA13子模块、HLA1516子模块、TENA子模块、DDS子模块，其中，所述SOCKET子模块，用于封装对SOCKET通信业务逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述HLA13子模块，用于封装对HLA13RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述HLA1516子模块，用于封装对HLA1516RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述TENA子模块，用于封装对TENA RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数；所述DDS子模块，用于封装对DDS外部接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。

通过本实用新型中所提供的用于异构仿真系统中的通信互连装置，与现有技术相比，提高了多个异构仿真系统通信之间的集成效率并有助于提高异构仿真系统之间数据通信的可靠性。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的一种用于异构仿真系统中的通信互连装置的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本实用新型中的用于异构仿真系统中的通信互连装置和方法用于解决SOCKET数据包、HLA13、HLA1516、TENA和DDS等多种异构协议，或同一协议的异构版本间互连，提供同时使用上述协议中的两个或多个仿真应用系统之间可靠和高效的数据传递，以保证各系统之间的协同性，以便在不同的技术之间共享资源。

本装置通过调用各个异构仿真系统提供的通信外部接口来建立本装置与各异构仿真系统之间的通信连接，按照预先定义的桥接映射关系表将各个异构仿真系统间的通信数据进行转发。异构仿真系统使用的协议有HLA13、HLA1516、TENA、DDS和SOCKET等。

其中，HLA13、HLA1516和TENA都基于HLA高层体系架构的仿真协议，对应的运行支撑装置被称为RTI。本实用新型的通信互连装置的通讯协议管理模块调用对应有HLA13RTI接口、HLA1516RTI接口和TENA RTI接口等,分别能够接入HLA13、HLA1516和TENA等异构仿真系统。另外，SOCKET是原生的网络通信接口，使用的协议主要有TCP和UDP，分别是可靠的连接和非可靠的连接通信协议。

图1为根据本实用新型优选实施方式的用于异构仿真系统中的通信互连装置的示意图，所述装置中包括桥接业务处理模块、代理管理模块、通信协议管理模块。

所述桥接业务处理模块用于实现各个异构仿真系统的通信数据之间的桥接映射关系配置，并根据通信数据之间的桥接映射关系将代理管理模块中的多种协议的代理实例的接收缓冲区的数据转换后路由到映射目标端所属代理实例的发送缓冲区中；代理管理模块管理多种协议的代理，一种协议的代理可以处理该协议的多种异构实现。

所述桥接业务处理模块进一步包括：时间序列器、桥接规则管理模块、桥接执行模块、事件管理模块、对象管理模块、日志管理模块、数据记录模块、数据缓存区管理模块、时间同步服务模块、数据收集模块、数据发送模块。

其中，所述时间序列器用于提供统一时间服务，所述时间为墙上时钟。所述桥接规则管理模块用于创建或编辑异构系统通信数据协议之间的桥接映射关系，输出桥接配置文件。所述桥接执行模块用于读取桥接配置文件中的桥接映射关系，并按映射关系将接收缓冲区的数据处理后转移到发送缓冲区中。所述事件管理模块用于代理与缓冲区之间的耦合，并管理一个事件队列和事件处理者。所述对象管理模块用于管理反射对象和本地对象，代理接收到数据时，一是更新反射对象，二是生成事件并加入接收缓冲区。所述日志管理模块用于记录日志，并在存储装置中进行保存。所述数据记录模块用于按照一定的频率对对象管理模块中的对象的属性值快照生成一个记录帧，并将该帧序列化到记录文件。由于缓冲区需要频繁的创建和释放，这样会造成内存使用效率下降，因此，所述数据缓冲区管理模块用于重写内存的创建和释放，当申请一个缓冲区时，该模块会查找所有缓冲区看是否有空闲的缓冲区，若有则返回一个空闲的缓冲区；若没有空闲缓冲区时，则一次性申请多个缓冲区并置为空闲，然后返回其中的一个缓冲区。当缓冲区使用完毕后释放时，而没有真正的释放缓冲区的内存，而是将其置为空闲。所述时间同步服务模块用于基于TCP提供时间服务器，各个异构仿真系统与该模块建立连接后即可接收到统一的时间，时间精度为毫秒。所述数据收集模块用来作为各代理的数据到达接口，其实现方式通常采用回调函数。所述数据发送模块用于将代理实例中的发送缓冲区的数据转换为该代理对应协议的格式，并调用代理接口发送。

所述代理管理模块用于调用通信协议管理模块与各个异构仿真系统建立通信连接，向上提供数据到达的通知，向下提供数据发送的接口，并且，所述代理管理模块的接口使用异步工作方式，所述异步工作方式是指调用方和被调方可以属于两个不同的线程，调用方启动被调方线程后，不等对方返回结果就继续执行后续代码。被调方执行完毕后，通过某种手段通知调用方：结果已经出来，请酌情处理。通知的手段通常有回调函数、消息。

所述代理管理模块包括：SOCKET代理模块、HLA13代理模块、HLA1516代理模块、TENA代理模块、DDS代理模块。

其中，所述SOCKET代理模块，用于封装对SOCKET子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述HLA13代理模块，用于封装对HLA13子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述HLA1516代理模块，用于封装对HLA1516子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述TENA代理模块，用于封装对TENA子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述DDS代理模块，用于封装对DDS子模块的调用，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。

所有代理模块的数据到达通知是一个空接口，需要外部程序实现。本装置中的桥接业务处理模块中的事件管理模块实现了所有代理的数据到达通知接口，当代理实例接收到数据时，会通知事件管理模块处理接收到的数据。桥接业务处理模块中的数据发送模块调用代理的发送数据接口函数发送数据。

所述通信协议管理模块用于管理所有异构仿真协议的实现，并且用于执行代理管理模块的命令即接收数据和发送数据到对应的缓冲区。所述通信协议管理模块进一步包括SOCKET子模块、HLA13子模块、HLA1516子模块、TENA子模块、DDS子模块。其中，SOCKET子模块，用于封装对SOCKET通信业务逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述HLA13子模块，用于封装对HLA13RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。基于HLA13标准实现的运行支撑软件有多种，如国防科大的KD-RTI，美国MAK公司的MAK-RTI，瑞典的pRTI,因此HLA13子模块会有多个。所述HLA1516子模块，用于封装对HLA1516RTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述TENA子模块，用于封装对TENARTI接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。所述DDS子模块，用于封装对DDS外部接口函数的调用逻辑，并公布初始化、发送数据和数据到达通知等接口函数。

该装置和方法与各个异构仿真系统连接的逻辑是：读取配置文件中的异构仿真系统网络接口配置参数并创建对应协议的代理实例，读取配置文件中的桥接映射关系并创建相关桥接业务处理模块，代理实例调用通讯协议模块接口与异构系统建立通信并将接收到的数据转换为公用的数据结构并加入到接收缓冲区，桥接业务处理模块读取接收缓冲区中的数据并根据桥接映射关系将数据加入到发送缓冲区，最后各个代理实例调用通讯协议模块的接口将发送缓冲区的数据发送到异构系统，从而实现异构系统之前双向通信。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM\/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

设计图

用于异构仿真系统中的通信互连装置论文和设计

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主设计要求

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设计说明书

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