一種航空自組網(wǎng)半實物網(wǎng)絡仿真平臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空電子信息的無線自組網(wǎng)仿真技術，是一種基于時間自同步的航空 自組網(wǎng)半實物仿真平臺實現(xiàn)方法，應用于航空無線數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)協(xié)議算法仿真開發(fā)領域。 技術背景
[0002] 航空自組網(wǎng)（AeronauticalAdHocNetwork,AANET)是將移動自組網(wǎng)技術應用于 航空領域，航空網(wǎng)絡仿真是一種利用數(shù)學建模和統(tǒng)計的方式模擬航空組網(wǎng)的技術，航空自 組網(wǎng)半實物仿真是在航空網(wǎng)絡建模的基礎上結合實際節(jié)點業(yè)務數(shù)據(jù)進行算法分析的技術。 在國外通信行業(yè)中，從1983年美國的SIMULATOR肥TWO服ING項目開始，網(wǎng)絡建模系統(tǒng)技術 的研究已經(jīng)有=十多年的歷史。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)建模在可靠性、實施性和適用性等方面比經(jīng)驗方 案、實驗方案和理論方案有無可比擬的優(yōu)勢，特別是在大型的航空網(wǎng)絡設計規(guī)劃上面，隨著 航空網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，網(wǎng)絡仿真技術也越來越主要。大量的網(wǎng)絡仿真技術軟件在不同的領 域得到了快速的發(fā)展，出現(xiàn)了許多出色的網(wǎng)絡仿真平臺，比如CACI公司的COMNET、SNT公司 的卵AL肥T、MIL3公司的0P肥TW及UCBerkel巧的NS軟件。
[0003] 航空半實物仿真技術是基于網(wǎng)絡仿真技術發(fā)展而來，其主要特點是綜合了仿真平 臺的虛擬性和實際節(jié)點的可靠性，將實際節(jié)點業(yè)務數(shù)據(jù)流引入到虛擬網(wǎng)絡平臺中進行分 析，保障了對于航空自組網(wǎng)協(xié)議開發(fā)驗證的準確度。當航空組網(wǎng)系統(tǒng)過于復雜時，就無法用 一些軟件性條件進行假設性的限制，半實物仿真技術成了可靠和高效的驗證設計方案。航 空半實物仿真平臺不僅能夠?qū)碗s的情況，如快速的航空拓撲變化、混合無線信道、大規(guī)模 航空組網(wǎng)、多層協(xié)議等進行驗證，而且引入了多種軟硬件接口技術滿足了實物節(jié)點對于虛 擬網(wǎng)絡通信的約束。
[0004] 近年來，國內(nèi)在航空通信領域?qū)τ诤娇战M網(wǎng)半實物仿真技術的研究較少，沒有一 個通用權威的航空半實物仿真平臺。中國的航空領域規(guī)模在世界排名前列，而對于航空自 組網(wǎng)半實物仿真技術的研究與國外還有很大的差距，在國內(nèi)幾乎處于剛剛起步階段，因此 建立起我國自研的航空半實物仿真平臺技術是一個具有重要意義的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決實物節(jié)點與虛擬網(wǎng)絡仿真平臺的數(shù)據(jù)交互、完成節(jié)點之間的時間同步、 管理實物節(jié)點與虛擬節(jié)點的映射管理等問題，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種航空自組網(wǎng) 半實物網(wǎng)絡仿真平臺，在該仿真平臺中，利用設計的仿真平臺虛擬接口對實物節(jié)點與對應 的映射節(jié)點進行通信管理，保障實物節(jié)點與虛擬的航空節(jié)點進行業(yè)務數(shù)據(jù)的準確交互，同 時對于仿真平臺的仿真時鐘步長進行調(diào)整，使外部實物節(jié)點與平臺的虛擬節(jié)點保持時鐘同 步，提高了仿真時鐘精度和航空自組網(wǎng)仿真平臺的準確度，確保實物節(jié)點與實物節(jié)點并行 交互處理的同時又能保持平臺的時間同步，提高了網(wǎng)絡仿真技術的研發(fā)的能力，達到掌握 具有自主知識產(chǎn)權的核屯、處理技術的目的，為后續(xù)航空自組網(wǎng)算法的研發(fā)提供了有效了驗 證平臺。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的通過W下技術方案實現(xiàn)：
[0007] -種航空自組網(wǎng)半實物網(wǎng)絡仿真平臺，包含映射管理單元處理模塊、通信管道模 塊，所述映射管理單元處理模塊包含映射節(jié)點創(chuàng)建初始化子模塊和映射節(jié)點銷毀子模塊； [000引所述映射節(jié)點創(chuàng)建初始化子模塊用于完成仿真平臺的初始化工作，并在初始化工 作完成后，根據(jù)實物節(jié)點的映射請求利用數(shù)字建模技術創(chuàng)建相應的映射節(jié)點，將相應的映 射節(jié)點ID與實物節(jié)點ID的信息建立在映射鏈表中，并建立相應的數(shù)據(jù)交互管道；
[0009] 映射節(jié)點銷毀子模塊用于在接收到實物節(jié)點的銷毀請求時，查詢映射鏈表，找到 實物節(jié)點相應的映射節(jié)點，找到映射節(jié)點后釋放仿真平臺中相應建模數(shù)據(jù)，清除映射鏈表 中相應的映射關系，并向?qū)嵨锕?jié)點發(fā)送銷毀完成標志；
[0010] 所述通信管道模塊包含接口處理模塊，所述接口處理模塊用于將實物節(jié)點的數(shù)據(jù) 通過數(shù)據(jù)交互管道發(fā)送到映射節(jié)點中，將映射節(jié)點的相應數(shù)據(jù)打包發(fā)送到相應的虛擬節(jié) 點；映射節(jié)點收到虛擬節(jié)點數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)交互管道發(fā)送到相應的實物節(jié)點。
[0011] 依據(jù)上述特征，所述初始化工作包含映射鏈表初始化、數(shù)據(jù)交互緩存初始化、查詢 映射請求線程創(chuàng)建。
[0012] 依據(jù)上述特征，所述映射節(jié)點創(chuàng)建初始化子模塊創(chuàng)建映射節(jié)點的過程包含映射節(jié) 點位置、功率、速率、運動模型、物理信道模型、信道調(diào)制解調(diào)方式和數(shù)據(jù)交互緩存區(qū)開辟。
[0013] 進一步，航空自組網(wǎng)半實物網(wǎng)絡仿真平臺還包含時間驅(qū)動同步模塊，所述時間驅(qū) 動同步模塊用于完成實物節(jié)點與仿真平臺之間的時間同步工作。
[0014] 優(yōu)選地，所述時間驅(qū)動同步模塊采用分級分段時間補償機制完成實物節(jié)點仿真平 臺之間的時間同步工作；
[0015] 所述分級分段時間補償機制由基準步長和偏差步長組成；
[0016] 所述基準步長由仿真平臺初始化工作時根據(jù)實物節(jié)點處理時鐘性能決定；
[0017] 所述偏差步長由通過已知測試時間點推算出仿真平臺步長與實物節(jié)點步長之間 的時間誤差決定，時間驅(qū)動同步模塊通過周期性的實物節(jié)點時間檢查調(diào)整步長時鐘，對仿 真平臺步長時間進行糾正。
[0018] 優(yōu)選地，所述接口處理模塊采用分組方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0019] 進一步，所述通信管道模塊還包含交互子模塊，所述交互子模塊用于在數(shù)據(jù)送入 數(shù)據(jù)交互管道前先進行封裝組帖，W及從數(shù)據(jù)交互管道接收到數(shù)據(jù)后進行解封裝。
[0020] 進一步，所述通信管道模塊還包含數(shù)據(jù)緩存區(qū)，所述接口處理模塊從數(shù)據(jù)緩存區(qū) 中調(diào)取數(shù)據(jù)進行重發(fā)，W及刪除數(shù)據(jù)緩存區(qū)中的超時數(shù)據(jù)。
[0021] 本發(fā)明中有W下S個主要的技術要點。
[0022] (1)設計節(jié)點映射動態(tài)管理機制，完成實物節(jié)點在虛擬仿真網(wǎng)絡中隱射節(jié)點的創(chuàng) 建、運行和銷毀流程。W往的節(jié)點映射關系是在虛擬仿真網(wǎng)絡初始化時建立，一旦建立將無 法修改，直到仿真結束。根據(jù)實際網(wǎng)絡算法仿真的需要，實物節(jié)點和映射節(jié)點應滿足動態(tài)建 立的要求，該就要求實物節(jié)點在虛擬網(wǎng)絡建立后發(fā)起映射節(jié)點創(chuàng)建的請求，而具體虛擬節(jié) 點創(chuàng)建的過程由仿真平臺完成。因此要求映射管理單元對于實物節(jié)點與映射節(jié)點之間的映 射關系進行動態(tài)維護，映射節(jié)點還應該具備周期上報運行狀態(tài)的功能，方便實物節(jié)點進行 運行狀態(tài)的查詢，實物節(jié)點更加不同的運行狀態(tài)做出下一步的流程處理工作。
[002引 （2)設計分級分段時間補償機制，實物節(jié)點與映射仿真平臺之間的時間同步。對于 虛擬網(wǎng)絡仿真時間步長進行分級設置，由基準步長和偏差步長兩級組成，其中基準步長為 仿真步長的一級步長在虛擬網(wǎng)絡建立的初期確定，而偏差步長由虛擬接口驅(qū)動，并進行周 期性的調(diào)整，通過時間步長的二級調(diào)整基準可W提高網(wǎng)絡仿真時間的精度。虛擬接口通過 對于實物節(jié)點時間步長的周期檢查，而周期性的調(diào)整仿真平臺的仿真步長，最后達到實物 節(jié)點與仿真平臺之間的時間同步。
[0024] (3)設計通信管道機制，保障實物節(jié)點與仿真平臺準確通信的同時，提高通信帶 寬。網(wǎng)絡半實物仿真技術最重要的要求是滿足實物節(jié)點與映射節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互能力，而 實物節(jié)點與映射節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的能力也是衡量半實物仿真技術的一個主要標準。通過 建立通信管道技術，實物節(jié)點與映射節(jié)點之間通信管道鏈接，并建立終端接口機制，將交互 數(shù)據(jù)進行分塊分組傳輸，進行相應的編解碼處理，提高了數(shù)據(jù)通信帶寬。
[0025] 本發(fā)明的有益效果為；
[0026] (1)設計節(jié)點映射動態(tài)管理機制，滿足實際的網(wǎng)絡仿真驗證需要，映射關系由實物 節(jié)點動態(tài)的發(fā)起，映射機制由仿真平臺完成，提高網(wǎng)絡半實物仿真平臺驗證的靈活性。
[0027] 似設計分級分段時間補償機制，提高了網(wǎng)絡仿真時間步長精度，滿足了實物節(jié)點 與映射節(jié)點時間同步的要求，提高了半實物網(wǎng)絡仿真平臺的測試精度。
[002引 （3)基于通信管道機制，通過在實物節(jié)點與仿真平臺之間建立通信管道，提高了實 物節(jié)點與仿真平臺數(shù)據(jù)通信的帶寬，也提升了仿真平臺數(shù)據(jù)交互的可靠度。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明一種航空自組網(wǎng)半實物網(wǎng)絡仿真平臺的結構示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明中映射管理單元處理模塊的流程示意圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明中時間驅(qū)動同步模塊的流程示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明中通道管理模塊的流程示意圖；
[0033] 圖5為發(fā)明中實物節(jié)點與映射節(jié)點數(shù)據(jù)通信組帖圖。
【具體實施方式】
[0034] 本發(fā)明通過仿真平臺的虛擬接口的映射管理機制及對于仿真平臺時間周期性糾 正完成節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互、節(jié)點隱射和時間同步。保證了實物節(jié)點與映射節(jié)點之間數(shù)據(jù) 的高速通信，而且提高了仿真平臺時間精度，保持了實物節(jié)點與映射節(jié)點之間的時間同步。 如圖1所示，本發(fā)明主要包含的技術模塊有；映射管理單元處理模塊、時間驅(qū)動同步模塊、 通信管道模塊。
[0035] 本發(fā)明通過采用映射管理單元處理模塊完成映射節(jié)點的創(chuàng)建、初始化、銷毀W及 映射節(jié)點與實物節(jié)點之間映射關系的創(chuàng)建和銷毀。網(wǎng)絡半實物仿真技術是利用數(shù)字技術建 立虛擬的網(wǎng)絡仿真環(huán)境，并將一定的實物節(jié)點通過節(jié)點映射機制映射到虛擬網(wǎng)絡中，在虛 擬網(wǎng)絡中建立起對應的映射節(jié)點。本發(fā)明采用了動態(tài)映射管理機制，由實物節(jié)點發(fā)起虛擬 節(jié)點的創(chuàng)建、運行和銷毀流程，由映射管理單元處理模塊完成虛擬網(wǎng)絡平臺中映射節(jié)點的 具體流程，并將運行狀態(tài)實時的傳