本發(fā)明涉及仿真系統(tǒng)仿真模型和中間件設(shè)計(jì)方法，具體地，涉及基于仿真模型框架及通用中間件的仿真系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，更為具體地，涉及基于規(guī)則的平臺(tái)解耦仿真模型框架和通用中間件設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，仿真應(yīng)用的范圍得到了極大的擴(kuò)展，從單機(jī)、單系統(tǒng)到多機(jī)、多系統(tǒng)，從集中式仿真到分布式仿真、云仿真，從單一學(xué)科、特定環(huán)節(jié)仿真到多學(xué)科聯(lián)合、全生命周期仿真，仿真系統(tǒng)的能力與規(guī)模正逐漸增大，仿真所研究的對(duì)象日趨復(fù)雜，仿真模型資源也趨于多粒度化、異構(gòu)化。

2、實(shí)現(xiàn)各家院校、廠所、用戶單位已有的仿真模型互聯(lián)，降低仿真模型低水平重復(fù)開發(fā)，打造可復(fù)用、可組合仿真模型資源庫(kù)，構(gòu)建可持續(xù)的仿真模型開發(fā)與服務(wù)生態(tài)。亟需一種能夠指導(dǎo)仿真模型建模的平臺(tái)解耦仿真模型框架和通用中間件設(shè)計(jì)方案。

3、專利文獻(xiàn)cn101751332a(申請(qǐng)?zhí)枺?00910215589.6)公開了工作流中間件的流程仿真方法、裝置及系統(tǒng)，對(duì)面向節(jié)點(diǎn)流程計(jì)算機(jī)化的自動(dòng)仿真過(guò)程，解決現(xiàn)有流程仿真方法需要程序員進(jìn)行仿真，過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，不適用于非程序員的普通用戶問(wèn)題，但該方法面向節(jié)點(diǎn)流程仿真，類似審批系統(tǒng)，而非實(shí)體模型仿真，面向的領(lǐng)域不同。

4、專利文獻(xiàn)cn102663203a(申請(qǐng)?zhí)枺?01210125473.5)公開了基于hla的fortran仿真模型中間件，解決現(xiàn)有fortran仿真模型不能加入hla分布式系統(tǒng)的問(wèn)題而設(shè)計(jì)，是基于hla的fortran仿真模型中間件，不具備接入非hla分布式系統(tǒng)的接入能力。

5、“面向服務(wù)的仿真實(shí)時(shí)中間件系統(tǒng)研究”(1006-9348(2019)07-0257-04)文章面向服務(wù)的仿真實(shí)時(shí)中間件系統(tǒng)包括主控管理模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)模型適配模塊和實(shí)時(shí)中間件共四部分，其本質(zhì)是具備異構(gòu)互聯(lián)集成功能的仿真引擎，未能給出平臺(tái)無(wú)關(guān)仿真模型設(shè)計(jì)框架。

6、“基于中間件的抗輻射加固仿真云平臺(tái)技術(shù)研究”(1674-1579(2020)03-0018-10)文章中間件架構(gòu)包含輸入層、運(yùn)算處理層、數(shù)據(jù)調(diào)度層和輸出層，從設(shè)計(jì)功能上在運(yùn)算處理層具有對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理和調(diào)度功能，數(shù)據(jù)調(diào)度層具有對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換功能，導(dǎo)致中間件與業(yè)務(wù)軟件有較深耦合，不同的仿真計(jì)算類業(yè)務(wù)軟件都需要特定的中間件來(lái)支撐。

7、上述現(xiàn)有專利和論文并未解決平臺(tái)解耦仿真模型框架和通用中間件設(shè)計(jì)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于仿真模型框架及通用中間件的仿真系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于仿真模型框架及通用中間件的仿真系統(tǒng)，包括：

3、模塊m1：構(gòu)建仿真平臺(tái)解耦的仿真模型框架；

4、模塊m2：構(gòu)建基于規(guī)則的通用中間件；

5、模塊m3：仿真平臺(tái)通過(guò)仿真模型框架調(diào)用通用中間件，通用中間件通過(guò)仿真模型框架調(diào)用各仿真模型，實(shí)現(xiàn)仿真平臺(tái)對(duì)各仿真模型的調(diào)用。

6、優(yōu)選地，所述模塊m1采用：基于面向?qū)ο蟮纳墒街赜煤蚫evs的組合式重用，構(gòu)建仿真平臺(tái)解耦的仿真模型框架；基于構(gòu)建的仿真平臺(tái)解耦的仿真模型框架，實(shí)現(xiàn)同構(gòu)模型、封裝異構(gòu)模型和構(gòu)造異構(gòu)模型代理的集成。

7、優(yōu)選地，所述仿真模型框架包括：仿真模型框架功能和仿真模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

8、所述仿真模型框架功能包括：初始化模塊、設(shè)置當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)模塊、獲取當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)模塊、更新模型狀態(tài)模塊、接收處理同構(gòu)模型事件模塊、發(fā)送同構(gòu)模型事件模塊、接收處理異構(gòu)模型事件模塊、發(fā)送異構(gòu)模型事件模塊和創(chuàng)建仿真模型實(shí)例模塊；

9、所述初始化模塊，用于初始化仿真模型實(shí)例和初始化數(shù)據(jù)類型；

10、所述設(shè)置當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)模塊，用于設(shè)置仿真模型實(shí)例的仿真時(shí)間及步長(zhǎng)；

11、所述獲取當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)模塊，用于獲取當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)；

12、所述更新模型狀態(tài)模塊，用于更新仿真模型實(shí)例狀態(tài)；

13、所述接收處理同構(gòu)模型事件模塊，用于處理同構(gòu)模型事件；

14、所述發(fā)送同構(gòu)模型事件模塊，用于發(fā)送同構(gòu)模型實(shí)例事件；

15、所述接收處理異構(gòu)模型事件模塊，用于處理異構(gòu)模型事件；

16、所述發(fā)送異構(gòu)模型事件模塊，用于發(fā)送異構(gòu)模型實(shí)例事件；

17、所述創(chuàng)建仿真模型實(shí)例模塊，用于創(chuàng)建仿真模型實(shí)例；

18、所述仿真模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：初始化數(shù)據(jù)類型為json字符串型；簡(jiǎn)略儒略日時(shí)間類型為雙精度浮點(diǎn)型；模型輸入輸出端口號(hào)為字符串型；事件為結(jié)構(gòu)體類型；其中，所述事件結(jié)構(gòu)體類型包括：事件時(shí)間、事件類型、端口號(hào)和事件內(nèi)容；其中，所述事件時(shí)間為雙精度浮點(diǎn)型，所述事件類型為枚舉型，所述端口號(hào)為字符串型，所述事件內(nèi)容為可變長(zhǎng)度數(shù)組。

19、優(yōu)選地，所述模塊m2采用：基于devs理論和抽象出創(chuàng)建對(duì)象、獲取事件、執(zhí)行仿真、處理事件的模型運(yùn)行規(guī)則，通過(guò)繼承仿真平臺(tái)模型框架，重載實(shí)現(xiàn)仿真模型創(chuàng)建、事件獲取、仿真執(zhí)行和事件處理，實(shí)現(xiàn)通用中間件對(duì)各類仿真平臺(tái)的適配。

20、優(yōu)選地，所述模塊m3采用：

21、模塊m3.1：基于通用中間件實(shí)現(xiàn)仿真模型創(chuàng)建；

22、模塊m3.2：基于通用中間件實(shí)現(xiàn)事件獲?。?/p>

23、模塊m3.3：基于通用中間件實(shí)現(xiàn)仿真執(zhí)行；

24、模塊m3.4：基于通用中間件實(shí)現(xiàn)事件處理。

25、優(yōu)選地，所述模塊m3.1采用：

26、模塊m3.1.1：基于仿真平臺(tái)傳入的參數(shù)加載相應(yīng)的仿真模型鏈接庫(kù)；

27、模塊m3.1.2：基于仿真模型框架的創(chuàng)建仿真模型實(shí)例模塊創(chuàng)建仿真模型實(shí)例；

28、模塊m3.1.3：基于仿真模型框架的初始化模塊初始化仿真模型實(shí)例，初始化數(shù)據(jù)類型為json字符串型；

29、模塊m3.1.4：基于仿真模型框架的設(shè)置當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)模塊設(shè)置當(dāng)前仿真時(shí)間和仿真步長(zhǎng)，仿真時(shí)間類型為為雙精度浮點(diǎn)型簡(jiǎn)略儒略日，仿真步長(zhǎng)為雙精度浮點(diǎn)型、單位為秒。

30、優(yōu)選地，所述模塊m3.2采用：

31、模塊m3.2.1：從仿真平臺(tái)獲取其他仿真模型發(fā)送的事件，通過(guò)仿真平臺(tái)的事件分發(fā)模塊獲取發(fā)送給本仿真模型實(shí)例的事件；

32、模塊m12：將從仿真平臺(tái)接收到的事件存儲(chǔ)在本仿真模型實(shí)例的事件隊(duì)列中。

33、優(yōu)選地，所述模塊m3.3采用：

34、模塊m3.3.1：根據(jù)仿真平臺(tái)的進(jìn)程控制指令，調(diào)用仿真模型框架的設(shè)置當(dāng)前仿真時(shí)間及步長(zhǎng)模塊設(shè)置本仿真模型實(shí)例的仿真時(shí)間和步長(zhǎng)；

35、模塊m3.3.2：判斷是同構(gòu)模型還是異構(gòu)模型，若為同構(gòu)模型則觸發(fā)模塊m3.3.3，若為異構(gòu)模型則觸發(fā)模塊m3.3.6；

36、模塊m3.3.3：按時(shí)間由先到后一次處理事件，調(diào)用仿真模型框架的接收處理同構(gòu)模型事件模塊，直到處理完小于等于當(dāng)前仿真時(shí)間的所有事件；

37、模塊m3.3.4：調(diào)用仿真模型框架的更新模型狀態(tài)模塊更新仿真模型實(shí)例狀態(tài)；

38、模塊m3.3.5：調(diào)用仿真模型框架的發(fā)送同構(gòu)模型事件模塊發(fā)送本模型實(shí)例事件；

39、模塊m3.3.6：按時(shí)間由先到后一次處理事件，調(diào)用仿真模型框架的接收處理異構(gòu)模型事件模塊，直到處理完小于等于當(dāng)前仿真時(shí)間的所有事件；

40、模塊m3.3.7：調(diào)用仿真模型框架的更新模型狀態(tài)模塊更新仿真模型實(shí)例狀態(tài)；

41、模塊m3.3.8：調(diào)用仿真模型框架的發(fā)送異構(gòu)模型事件模塊發(fā)送本模型實(shí)例事件；

42、模塊m3.3.9：向仿真平臺(tái)請(qǐng)求遞推到下一時(shí)刻，其中，該時(shí)刻為當(dāng)前仿真時(shí)間加上仿真步長(zhǎng)的時(shí)刻與該仿真模型實(shí)例事件隊(duì)列中最早事件時(shí)間的小者。

43、優(yōu)選地，所述模塊m3.4采用：

44、模塊m3.4.1：在該仿真模型實(shí)例通過(guò)仿真模型框架的發(fā)送同構(gòu)/異構(gòu)模型事件模塊發(fā)送本模型實(shí)例事件時(shí)獲取該事件；

45、模塊m3.4.2：調(diào)用仿真平臺(tái)的事件發(fā)送模塊將該模型實(shí)例事件發(fā)送到仿真平臺(tái)。

46、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于仿真模型框架及通用中間件的仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，包括：

47、步驟s1：構(gòu)建仿真平臺(tái)解耦的仿真模型框架；

48、步驟s2：構(gòu)建基于規(guī)則的通用中間件；

49、步驟s3：仿真平臺(tái)通過(guò)仿真模型框架調(diào)用通用中間件，通用中間件通過(guò)仿真模型框架調(diào)用各仿真模型，實(shí)現(xiàn)仿真平臺(tái)對(duì)各仿真模型的調(diào)用。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

51、1、面向不同仿真平臺(tái)集成時(shí)，對(duì)通用中間件進(jìn)行少量改造即可完成全部仿真模型快速集成，實(shí)現(xiàn)仿真模型平臺(tái)無(wú)關(guān)化；

52、2、面向異構(gòu)模型集成時(shí)，基于仿真模型框架封裝異構(gòu)模型或異構(gòu)模型代理，實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)模型便捷集成，降低了仿真模型低水平重復(fù)開發(fā)的移植成本，提高了仿真模型復(fù)用性；

53、3、通過(guò)基于規(guī)則的平臺(tái)解耦仿真模型框架和通用中間件設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了仿真模型平臺(tái)無(wú)關(guān)化，降低了仿真模型低水平重復(fù)開發(fā)的移植成本，提高了仿真模型復(fù)用性。