本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)仿真、系統(tǒng)集成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前航天飛行器技術(shù)朝著系統(tǒng)更復(fù)雜、技術(shù)更先進(jìn)的方向發(fā)展。在這一趨勢(shì)下，航天飛行器需要實(shí)現(xiàn)在全工作周期下的高置信度效能評(píng)估，因此結(jié)合數(shù)學(xué)仿真技術(shù)系統(tǒng)與半實(shí)物仿真試驗(yàn)技術(shù)的“一體化集成仿真技術(shù)”對(duì)于提高航天飛行器全工作周期效能評(píng)估的置信度，為總體方案制定和系統(tǒng)研制提供定量數(shù)據(jù)參考具有重要意義。

一體化集成仿真技術(shù)的核心是實(shí)現(xiàn)基于不同仿真機(jī)制的異構(gòu)仿真與試驗(yàn)系統(tǒng)之間的緊耦合聯(lián)合仿真試驗(yàn)，因此基于數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)與半實(shí)物仿真試驗(yàn)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行的一體化綜合集成仿真與試驗(yàn)系統(tǒng)規(guī)模通常都比較大，具有分布式、強(qiáng)實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。

當(dāng)前針對(duì)復(fù)雜分布式系統(tǒng)仿真大多采用美國(guó)國(guó)防部的高層體系結(jié)構(gòu)(hla)，其仿真推進(jìn)機(jī)制大多采用保守時(shí)間推進(jìn)機(jī)制和樂觀時(shí)間推進(jìn)機(jī)制，高層體系結(jié)構(gòu)很好的解決了大規(guī)模分布式仿真試驗(yàn)系統(tǒng)之間的重用和交互問題。

當(dāng)由于其仿真推進(jìn)機(jī)制是受“時(shí)戳下限值lbts”制約的，每個(gè)聯(lián)邦的本地推進(jìn)都不能超過(guò)這一值也就是要滿足ti+hi≤min(tj+lookaheadj)，其中ti表示第i個(gè)聯(lián)邦成員當(dāng)前時(shí)刻，hihi表示該邦元的仿真步長(zhǎng)，tj表示第j個(gè)聯(lián)邦成員的當(dāng)前時(shí)刻，lookaheadj表示第j個(gè)聯(lián)邦成員的時(shí)間前瞻量，而lbts則是由全系統(tǒng)中所有聯(lián)邦成員的時(shí)間前瞻量的最小值決定的，即lbtsi＝min(tj+lookaheadj)，因此當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大交互變得復(fù)雜之后，只要系統(tǒng)中有一個(gè)聯(lián)邦的時(shí)間推進(jìn)變慢將拖累整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，這主要是因?yàn)榉抡媛?lián)邦成員的時(shí)間推進(jìn)不僅受到自身仿真步長(zhǎng)的約束，同時(shí)也受仿真系統(tǒng)中其他聯(lián)邦成員的約束。

設(shè)數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)與射頻半實(shí)物仿真系統(tǒng)之間存在數(shù)據(jù)交互的仿真聯(lián)邦成員為fmutual，fmutual為時(shí)間受限成員，fmutual時(shí)間推進(jìn)受其它時(shí)間控制成員的lbtsi的控制。設(shè)min(tj+lookaheadj)所在聯(lián)邦成員為fmin，fmin的當(dāng)前時(shí)刻為tmin-1，仿真步長(zhǎng)為hmin。fmutual的當(dāng)前時(shí)刻為ti-1，fmutual與半實(shí)物仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的時(shí)刻為tmutual，仿真步長(zhǎng)為hmutual，仿真推進(jìn)過(guò)程如圖1所示。

由于聯(lián)邦成員fmutual需要同半實(shí)物仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，因此fmutual的仿真時(shí)間軸應(yīng)該與半實(shí)物仿真系統(tǒng)時(shí)間軸成1∶1線性映射關(guān)系，同時(shí)由于fmutual為時(shí)間受限聯(lián)邦成員，因此其仿真推進(jìn)還應(yīng)受到時(shí)間控制成員fmin的影響，其仿真推進(jìn)過(guò)程如圖1所示，fmutual在仿真時(shí)間ti-1時(shí)刻時(shí)fmin的仿真時(shí)間為tmin-1，fmutual仿真推進(jìn)的下一時(shí)刻為ti(ti＝ti-1+hmutual)，則fmutual的時(shí)戳下限值為tmin-1+lookaheadmin，由圖1可知ti＜tmin-1+lookaheadmin滿足聯(lián)邦成員推進(jìn)條件，fmutual在仿真時(shí)刻ti-1時(shí)可以順利推進(jìn)到下一時(shí)刻。當(dāng)fmutual推進(jìn)到仿真時(shí)刻ti時(shí)，fmutual仿真推進(jìn)的下一時(shí)刻為tmutual，此刻若fmin還沒有推進(jìn)到tmin，則fmutual的時(shí)戳下限值仍為tmin-1+lookaheadmin，由圖1可知tmutual＞tmin-1+lookaheadmin不滿足聯(lián)邦成員推進(jìn)條件，此刻fmutual處于等待狀態(tài)。只有當(dāng)fmin推進(jìn)到tmin時(shí)，fmutual滿足推進(jìn)條件時(shí)，fmutual才能推進(jìn)到tmutual實(shí)現(xiàn)與半實(shí)物仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

綜上可知，在hla的仿真推進(jìn)機(jī)制下各聯(lián)邦成員在推進(jìn)時(shí)需要時(shí)刻判斷l(xiāng)bts，所以，即使聯(lián)邦成員(通常是一個(gè)仿真節(jié)點(diǎn))具有較強(qiáng)的計(jì)算能力保證算法的實(shí)時(shí)性，也不得不因?yàn)槠渌换ス?jié)點(diǎn)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的延遲而等待，而這次等待很有可能到在推進(jìn)機(jī)制的作用下導(dǎo)致另外節(jié)點(diǎn)的延遲，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)雜之后，在一定的交互關(guān)系下，這種延遲會(huì)擴(kuò)散到全系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行變慢。

所以說(shuō)hla的這種仿真推進(jìn)機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)不同仿真步長(zhǎng)聯(lián)邦成員的協(xié)同推進(jìn)，能夠兼容連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)混合的仿真系統(tǒng)構(gòu)建。但在航天飛行器需要全工作周期的高置信度效能評(píng)估的分析仿真鄰域中，系統(tǒng)中包含半實(shí)物試驗(yàn)設(shè)施，系統(tǒng)中各個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)之間具有兩大的數(shù)據(jù)交互，全系統(tǒng)的仿真步長(zhǎng)通常在5ms左右，若采用此類仿真推進(jìn)機(jī)制，則會(huì)出現(xiàn)由于系統(tǒng)規(guī)模增大而導(dǎo)致的全系統(tǒng)無(wú)法實(shí)時(shí)運(yùn)行的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，該模塊只受數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)而不受其他分布式節(jié)點(diǎn)運(yùn)行速度制約，解決了當(dāng)前高層體系結(jié)構(gòu)在分析仿真鄰域中中實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保證的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，該仿真模塊包括：實(shí)時(shí)模型算法模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、本地時(shí)間管理模塊、多個(gè)輸入端口及對(duì)應(yīng)的多個(gè)輸入緩沖區(qū)、多個(gè)輸出端口及對(duì)應(yīng)的輸出緩沖區(qū)；

數(shù)據(jù)接收模塊用于接收其它分布式實(shí)時(shí)仿真計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過(guò)輸入端口存入對(duì)應(yīng)的輸入緩沖區(qū)，并提取接受到的數(shù)據(jù)時(shí)戳提交給本地時(shí)間管理模塊；

實(shí)時(shí)模型算法模塊用于完成分布式實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)所擔(dān)負(fù)的仿真計(jì)算任務(wù)，并輸出實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊用于發(fā)送存入輸出緩沖區(qū)的實(shí)時(shí)模型算法模塊計(jì)算得到的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)，并依據(jù)當(dāng)前物理時(shí)間進(jìn)行時(shí)戳判斷后通過(guò)輸出端口向其它分布式實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)分別用于存放數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊所需的數(shù)據(jù)；

本地時(shí)間管理模塊一方面通過(guò)接受外部同步校準(zhǔn)信號(hào)，校準(zhǔn)本地物理時(shí)間使其與分布式實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)同步，另一方面用于接受實(shí)時(shí)模型算法模塊計(jì)算過(guò)程中的邏輯時(shí)間，建立本地邏輯時(shí)間，并向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊同時(shí)提供當(dāng)前物理時(shí)間和本地邏輯時(shí)間。

進(jìn)一步，所述本地時(shí)間管理模塊首先獲取本地物理時(shí)鐘，通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)對(duì)本地物理時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)；

其次本地時(shí)間管理模塊接受數(shù)據(jù)接受模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳，將本地邏輯時(shí)間與數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳設(shè)置一致，保證實(shí)時(shí)模型算法模塊與輸入數(shù)據(jù)相同步；

在本地物理時(shí)間同步過(guò)程和邏輯時(shí)間設(shè)置過(guò)程結(jié)束后，本地時(shí)間管理模塊分別向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送本地物理時(shí)間，向?qū)崟r(shí)模型算法模塊發(fā)送本地邏輯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間管理。

進(jìn)一步，所述實(shí)時(shí)模型算法模塊在輸入緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)后，通過(guò)本地時(shí)間管理模塊確認(rèn)當(dāng)前本地邏輯時(shí)間，并進(jìn)行下一步的仿真計(jì)算，并將實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)存入輸出緩沖區(qū)。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)接受模塊首先通過(guò)本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，判別接受到的外部數(shù)據(jù)是否為過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)接受模塊獲得本地物理時(shí)間后，數(shù)據(jù)接受模塊接受外部數(shù)據(jù)，提取外部數(shù)據(jù)所附帶的數(shù)據(jù)所處的時(shí)戳，并與本地物理時(shí)間比較，若為過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)則丟棄并向外部保送過(guò)時(shí)通知，若不是過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)接受模塊判別所接受數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的輸入端口，并與相應(yīng)輸入緩沖區(qū)相關(guān)聯(lián)；

之后，數(shù)據(jù)接受模塊將數(shù)據(jù)邏輯時(shí)間報(bào)送本地時(shí)間管理模塊，同時(shí)將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的輸入緩沖區(qū)完成數(shù)據(jù)接受過(guò)程。

進(jìn)一步，所述的數(shù)據(jù)輸出模塊的工作流程包括以下步驟：

數(shù)據(jù)輸出模塊從輸出緩沖區(qū)讀取所需輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)從本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)戳，若小于當(dāng)前物理時(shí)間，則進(jìn)行超時(shí)處理，若大于或者等于當(dāng)前物理時(shí)間則進(jìn)行發(fā)送模式判斷，若為全速模式，則直接通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)行時(shí)戳判斷，若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳等于物理時(shí)戳則通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳大于物理時(shí)間，則進(jìn)行等待，等到物理時(shí)間推進(jìn)到該時(shí)刻再發(fā)送數(shù)據(jù)。

一種包括所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊的分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，每一個(gè)所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊為一個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)，各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同仿真計(jì)算，并通過(guò)每個(gè)仿真模塊的數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；

當(dāng)某一仿真節(jié)點(diǎn)接受其它仿真節(jié)點(diǎn)輸出的數(shù)據(jù)后，該仿真節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)中所附的時(shí)戳提取出來(lái)，提交給本地時(shí)間管理模塊，由本地時(shí)間管理模塊確定實(shí)時(shí)模型算法模塊的當(dāng)前的本地邏輯時(shí)間，實(shí)時(shí)模型算法模塊依據(jù)接受到的外部輸入數(shù)據(jù)和本地邏輯時(shí)間設(shè)定仿真步長(zhǎng)計(jì)算下一步的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)，并通知本地時(shí)間管理模塊；

在實(shí)時(shí)模型算法模塊生成下一步實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)后存入輸出緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊對(duì)存入輸出緩沖區(qū)的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)的邏輯時(shí)間和當(dāng)前的物理時(shí)間進(jìn)行對(duì)比判斷：

若小于當(dāng)前物理時(shí)間，則進(jìn)行超時(shí)處理，若大于或者等于當(dāng)前物理時(shí)間則進(jìn)行發(fā)送模式判斷，若為全速模式，則直接通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)給其它仿真節(jié)點(diǎn)；

若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)行時(shí)戳判斷，若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳等于物理時(shí)戳則通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳大于物理時(shí)間，則進(jìn)行等待，等到物理時(shí)間推進(jìn)到該時(shí)刻再發(fā)送數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述本地時(shí)間管理模塊首先獲取本地物理時(shí)鐘，通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)對(duì)本地物理時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，確保分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)的物理時(shí)間一致；

其次本地時(shí)間管理模塊接受數(shù)據(jù)接受模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳，將本地邏輯時(shí)間與數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳設(shè)置一致，保證實(shí)時(shí)模型算法模塊與輸入數(shù)據(jù)相同步；

在本地物理時(shí)間同步過(guò)程和邏輯時(shí)間設(shè)置過(guò)程結(jié)束后，本地時(shí)間管理模塊分別向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送本地物理時(shí)間，向?qū)崟r(shí)模型算法模塊發(fā)送本地邏輯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間管理。

一種利用所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊進(jìn)行分布式強(qiáng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)仿真推進(jìn)的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、本地時(shí)間管理模塊通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)校準(zhǔn)本地物理時(shí)間，并向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送當(dāng)前物理時(shí)間，數(shù)據(jù)接受模塊通過(guò)輸入端口接受外部仿真數(shù)據(jù)，并依據(jù)當(dāng)前時(shí)間管理模塊提供的當(dāng)前物理時(shí)間判別接受數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，若外部仿真數(shù)據(jù)時(shí)戳大于等于當(dāng)前物理時(shí)間則將外部仿真數(shù)據(jù)存入輸入緩沖區(qū)，否則丟棄外部仿真數(shù)據(jù)并上報(bào)過(guò)時(shí)錯(cuò)誤；

步驟二、實(shí)時(shí)模型算法模塊從輸入緩沖區(qū)獲取經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)性校驗(yàn)的外部仿真數(shù)據(jù)，并提取外部仿真數(shù)據(jù)的邏輯時(shí)戳，并置位當(dāng)前邏輯時(shí)間進(jìn)行仿真計(jì)算，完成一步仿真計(jì)算后向輸出緩沖區(qū)輸出計(jì)算結(jié)果，并將當(dāng)前邏輯時(shí)間向前推進(jìn)一個(gè)計(jì)算步長(zhǎng)；

步驟三、數(shù)據(jù)輸出模塊從輸出緩沖區(qū)讀取所需輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)從本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)戳，若小于當(dāng)前物理時(shí)間，則進(jìn)行超時(shí)處理，丟棄數(shù)據(jù)并上報(bào)錯(cuò)誤；

若大于或者等于當(dāng)前物理時(shí)間則進(jìn)行發(fā)送模式判斷，若為全速模式，則直接通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)行時(shí)戳判斷，由于之前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一次實(shí)時(shí)性判斷，因此只有可能為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或者超實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若判斷結(jié)果數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳等于物理時(shí)戳則通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳大于物理時(shí)間，則進(jìn)行等待，等到物理時(shí)間推進(jìn)到該時(shí)刻再發(fā)送數(shù)據(jù)。

一種利用所述的分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分布式強(qiáng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)仿真推進(jìn)的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、某一仿真節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)間管理模塊通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)校準(zhǔn)本地物理時(shí)間，并向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送當(dāng)前物理時(shí)間，數(shù)據(jù)接受模塊通過(guò)輸入端口接受其它仿真節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)，并依據(jù)當(dāng)前時(shí)間管理模塊提供的當(dāng)前物理時(shí)間判別接受數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，若其它仿真節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)時(shí)戳大于等于當(dāng)前物理時(shí)間則將其它仿真節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)存入輸入緩沖區(qū)，否則丟棄其它仿真節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)并上報(bào)過(guò)時(shí)錯(cuò)誤；

步驟二、實(shí)時(shí)模型算法模塊從輸入緩沖區(qū)獲取經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)性校驗(yàn)的其它仿真節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)，并提取其它仿真節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)的邏輯時(shí)戳，并置位當(dāng)前邏輯時(shí)間進(jìn)行仿真計(jì)算，完成一步仿真計(jì)算后向輸出緩沖區(qū)輸出計(jì)算結(jié)果，并將當(dāng)前邏輯時(shí)間向前推進(jìn)一個(gè)計(jì)算步長(zhǎng)；

步驟三、數(shù)據(jù)輸出模塊從輸出緩沖區(qū)讀取所需輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)從本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)戳，若小于當(dāng)前物理時(shí)間，則進(jìn)行超時(shí)處理，丟棄數(shù)據(jù)并上報(bào)錯(cuò)誤；

若大于或者等于當(dāng)前物理時(shí)間則進(jìn)行發(fā)送模式判斷，若為全速模式，則直接通過(guò)輸出端口向其它仿真節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)行時(shí)戳判斷，由于之前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一次實(shí)時(shí)性判斷，因此只有可能為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或者超實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若判斷結(jié)果數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳等于物理時(shí)戳則通過(guò)輸出端口向其它仿真節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳大于物理時(shí)間，則進(jìn)行等待，等到物理時(shí)間推進(jìn)到該時(shí)刻再向其它仿真節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述本地時(shí)間管理模塊首先獲取本地物理時(shí)鐘，通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)對(duì)本地物理時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，確保分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)的物理時(shí)間一致；

其次本地時(shí)間管理模塊接受數(shù)據(jù)接受模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳，將本地邏輯時(shí)間與數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳設(shè)置一致，保證實(shí)時(shí)模型算法模塊與輸入數(shù)據(jù)相同步；

在本地物理時(shí)間同步過(guò)程和邏輯時(shí)間設(shè)置過(guò)程結(jié)束后，本地時(shí)間管理模塊分別向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送本地物理時(shí)間，向?qū)崟r(shí)模型算法模塊發(fā)送本地邏輯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間管理。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，利用分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的交互數(shù)據(jù)的時(shí)間戳作為仿真推進(jìn)激勵(lì)，使得分布式系統(tǒng)中的各個(gè)分節(jié)點(diǎn)的時(shí)間推進(jìn)只與系統(tǒng)的接受數(shù)據(jù)有關(guān)，而與其它節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行速度無(wú)關(guān)，接觸高層體系結(jié)構(gòu)中時(shí)間推進(jìn)中l(wèi)bts的制約，提高全系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)時(shí)性。

本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，依據(jù)不同模塊的實(shí)時(shí)性需求，通過(guò)控制數(shù)據(jù)的輸出速率實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的仿真推進(jìn)。在推進(jìn)過(guò)程中，將全系統(tǒng)的仿真時(shí)間分為物理時(shí)間、本地邏輯時(shí)間和數(shù)據(jù)時(shí)間三個(gè)部分，通過(guò)將本地邏輯時(shí)間與數(shù)據(jù)時(shí)間關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)在仿真運(yùn)算中數(shù)據(jù)的時(shí)間同步，在仿真推進(jìn)過(guò)程中，仿真節(jié)點(diǎn)模型的仿真推進(jìn)只受本地邏輯時(shí)間控制，而不受外部節(jié)點(diǎn)和全局物理時(shí)間控制，如圖2所示。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)時(shí)間控制成員對(duì)時(shí)間同步的影響示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例物理時(shí)間、本地邏輯時(shí)間和數(shù)據(jù)時(shí)戳的關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)仿真推進(jìn)流程示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊的實(shí)時(shí)模型算法模塊工作流程示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊的數(shù)據(jù)接收模塊工作流程示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊工作流程示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊的本地時(shí)間管理模塊工作流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖3所示，本發(fā)明一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，包括實(shí)時(shí)模型算法模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、本地時(shí)間管理模塊、多個(gè)輸入端口及對(duì)應(yīng)的多個(gè)輸入緩沖區(qū)、多個(gè)輸出端口及對(duì)應(yīng)的輸出緩沖區(qū)；

數(shù)據(jù)接收模塊用于接收分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，輸入端口存入對(duì)應(yīng)的輸入緩沖區(qū)，并提取接受到的數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)所在時(shí)戳提交給本地時(shí)間管理模塊；

實(shí)時(shí)模型算法模塊用于完成分布式實(shí)時(shí)仿真節(jié)點(diǎn)所擔(dān)負(fù)的仿真分析任務(wù)；

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊用于發(fā)送存入輸出緩沖區(qū)的實(shí)時(shí)模型算法模塊計(jì)算得到的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)，并依據(jù)當(dāng)前物理時(shí)間進(jìn)行時(shí)戳判斷后通過(guò)輸出端口向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)分別用于存放數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊所需的數(shù)據(jù)；

本地時(shí)間管理模塊一方面用于接受外部時(shí)間同步校準(zhǔn)信號(hào)，以校準(zhǔn)本地物理時(shí)間使其與分布式系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)同步，另一方面用于接受實(shí)時(shí)模型算法模塊計(jì)算過(guò)程中的邏輯時(shí)間，以建立本地邏輯時(shí)間，并向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊同時(shí)提供當(dāng)前物理時(shí)間和邏輯時(shí)間。

一種分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，包括多個(gè)所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊，如圖4所示，分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，每一個(gè)所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊為一個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)，各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同仿真計(jì)算，并通過(guò)每個(gè)仿真模塊的數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；各仿真節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)仿真步長(zhǎng)的運(yùn)行過(guò)程中分為數(shù)據(jù)接受、算法運(yùn)行和數(shù)據(jù)發(fā)送三個(gè)階段；

上述三個(gè)階段又可細(xì)分為：接受外部數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)時(shí)戳提取、本地邏輯時(shí)間確定、仿真算法運(yùn)行生成輸出數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)時(shí)戳判斷、過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出模式判斷、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送、全速數(shù)據(jù)發(fā)送9個(gè)處理環(huán)節(jié)；

當(dāng)某一仿真節(jié)點(diǎn)接受外部輸入數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)接收模塊將外部輸入數(shù)據(jù)中所附的時(shí)戳提取出來(lái)，提交給本地時(shí)間管理模塊，由本地時(shí)間管理模塊確定實(shí)時(shí)模型算法模塊的當(dāng)前的本地邏輯時(shí)間，實(shí)時(shí)模型算法模塊依據(jù)接受到的外部輸入數(shù)據(jù)和本地邏輯時(shí)間設(shè)定仿真步長(zhǎng)計(jì)算下一步的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)，并通知本地時(shí)間管理模塊；

在實(shí)時(shí)模型算法模塊生成下一步實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)后存入輸出緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊對(duì)存入輸出緩沖區(qū)的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)的邏輯時(shí)間和當(dāng)前的物理時(shí)間進(jìn)行對(duì)比判斷：

若由于實(shí)時(shí)模型算法模塊在計(jì)算過(guò)程中的時(shí)間波動(dòng)導(dǎo)致當(dāng)前數(shù)據(jù)的邏輯時(shí)間小于物理時(shí)間，則進(jìn)入過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，否則判斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)發(fā)送模式，若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)入實(shí)時(shí)發(fā)送環(huán)節(jié)，若為全速模式則進(jìn)入全速發(fā)送模式。

如圖5所示，所述實(shí)時(shí)模型算法模塊的工作流程為，實(shí)時(shí)模型算法模塊在相應(yīng)的輸入緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)后，通過(guò)本地時(shí)間管理模塊確認(rèn)當(dāng)前的本地邏輯時(shí)間進(jìn)行下一步的仿真計(jì)算，并將實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)存入輸出緩沖區(qū)，實(shí)時(shí)模型算法模塊的工作流程不用涉及具體的時(shí)間同步和仿真推進(jìn)策略。

如圖6所示，所述的數(shù)據(jù)接受模塊的工作流程包括外部數(shù)據(jù)接受、時(shí)戳判斷、輸入端口緩沖區(qū)關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)緩存四個(gè)步驟；

數(shù)據(jù)接受模塊首先通過(guò)本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，用于判別接受到的外部數(shù)據(jù)是否為過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)接受模塊獲得本地物理時(shí)間后，數(shù)據(jù)接受模塊接受外部數(shù)據(jù)，提取外部數(shù)據(jù)所附帶的數(shù)據(jù)所處的時(shí)戳，并與本地物理時(shí)間比較，若為過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)則丟棄并向外部保送過(guò)時(shí)通知，若不是過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)接受模塊判別所接受數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的輸入端口，并與相應(yīng)輸入緩沖區(qū)相關(guān)聯(lián)；

之后，數(shù)據(jù)接受模塊將數(shù)據(jù)邏輯時(shí)間報(bào)送本地時(shí)間管理模塊，同時(shí)將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的輸入緩沖區(qū)完成數(shù)據(jù)接受過(guò)程。

如圖7所示，所述的數(shù)據(jù)輸出模塊的工作流程包括以下步驟：

數(shù)據(jù)輸出模塊從輸出緩沖區(qū)讀取所需輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)從本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)戳，若小于當(dāng)前物理時(shí)間，則進(jìn)行超時(shí)處理，若大于或者等于當(dāng)前物理時(shí)間則進(jìn)行發(fā)送模式判斷，若為全速模式，則直接通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)行時(shí)戳判斷，由于之前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一次實(shí)時(shí)性判斷，因此只有可能為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或者超實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若判斷結(jié)果數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳等于物理時(shí)戳則通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳大于物理時(shí)間，則進(jìn)行等待，等到物理時(shí)間推進(jìn)到該時(shí)刻再發(fā)送數(shù)據(jù)。

如圖8所示，本地時(shí)間管理模塊的工作流程包括物理時(shí)間同步、本地邏輯時(shí)間設(shè)置和時(shí)間管理三個(gè)過(guò)程；

所述的物理時(shí)間同步過(guò)程為：本地時(shí)間管理模塊獲取本地物理時(shí)鐘，通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)對(duì)本地物理時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，確保分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)的物理時(shí)間一致；

所述的本地邏輯時(shí)間設(shè)置過(guò)程為：本地時(shí)間管理模塊接受數(shù)據(jù)接受模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳，將本地邏輯時(shí)間與數(shù)據(jù)時(shí)戳設(shè)置一致，從而保證實(shí)時(shí)模型算法模塊能夠與輸入數(shù)據(jù)相同步；

在本地物理時(shí)間同步過(guò)程和邏輯時(shí)間設(shè)置過(guò)程結(jié)束后，本地時(shí)間管理模塊分別向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送本地物理時(shí)間，向?qū)崟r(shí)模型算法模塊發(fā)送本地邏輯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間管理。

一種利用所述的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真模塊進(jìn)行分布式強(qiáng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)仿真推進(jìn)的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、本地時(shí)間管理模塊通過(guò)接受外部脈沖同步信號(hào)校準(zhǔn)本地物理時(shí)間，并向數(shù)據(jù)接受模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送當(dāng)前物理時(shí)間，數(shù)據(jù)接受模塊通過(guò)輸入端口接受外部仿真數(shù)據(jù)，并依據(jù)當(dāng)前時(shí)間管理模塊提供的當(dāng)前物理時(shí)間判別接受數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，若外部仿真數(shù)據(jù)時(shí)戳大于等于當(dāng)前物理時(shí)間則將外部仿真數(shù)據(jù)存入輸入緩沖區(qū)，否則丟棄外部仿真數(shù)據(jù)并上報(bào)過(guò)時(shí)錯(cuò)誤；

步驟二、實(shí)時(shí)模型算法模塊從輸入緩沖區(qū)獲取經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)性校驗(yàn)的外部仿真數(shù)據(jù)，并提取外部仿真數(shù)據(jù)的邏輯時(shí)戳，并置位當(dāng)前邏輯時(shí)間進(jìn)行仿真計(jì)算，完成一步仿真計(jì)算后向輸出緩沖區(qū)輸出計(jì)算結(jié)果，并將當(dāng)前邏輯時(shí)間向前推進(jìn)一個(gè)計(jì)算步長(zhǎng)；

步驟三、數(shù)據(jù)輸出模塊從輸出緩沖區(qū)讀取所需輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)從本地時(shí)間管理模塊獲取當(dāng)前物理時(shí)間，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)戳，若小于當(dāng)前物理時(shí)間，則進(jìn)行超時(shí)處理，丟棄數(shù)據(jù)并上報(bào)錯(cuò)誤；

若大于或者等于當(dāng)前物理時(shí)間則進(jìn)行發(fā)送模式判斷，若為全速模式，則直接通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若為實(shí)時(shí)模式則進(jìn)行時(shí)戳判斷，由于之前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一次實(shí)時(shí)性判斷，因此只有可能為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或者超實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若判斷結(jié)果數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳等于物理時(shí)戳則通過(guò)輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)；

若數(shù)據(jù)邏輯時(shí)戳大于物理時(shí)間，則進(jìn)行等待，等到物理時(shí)間推進(jìn)到該時(shí)刻再發(fā)送數(shù)據(jù)。