基于ICD的航电仿真模型集成推演平台及方法与流程

本发明涉及仿真模型集成领域，更为具体的，涉及一种基于icd的航电仿真模型集成推演平台及方法。

背景技术：

1、现代航空电子系统已经从分立式架构发展为综合化航电架构，系统间交联关系呈指数级增长。随着航电系统复杂度提升，物理试验面临成本高昂、风险巨大、周期漫长的问题，因此基于数字仿真技术的验证平台应运而生，形成“设计-仿真-验证-迭代”的闭环开发模式。传统航电仿真平台通常是型号专用、定制开发、与具体的icd定义和总线协议强绑定。主要表现在：

2、1）平台架构紧耦合：其架构处于垂直紧耦合，模型和平台深度绑定、利用共享内存、反射内存网，缺乏标准化，处于垂直紧耦合状态；

3、2）软件复用率低：现代航电icd数据繁杂，面对数十万信号数据交互，当icd变更或切换到新机型时，往往需要重新编写大量代码；

4、3）仿真数据格式异构：不同厂商航电设备数据协议不统一，接口、icd不统一，异构集成需大量适配开发；

5、4）仿真数据孤岛：设计、仿真、试验数据分散存储，缺乏统一主线，数据追溯困难；

6、5）仿真平台系统复杂度高：试验场景搭建和集成需要专业人员操作，用户学习曲线陡峭，开放性与定制化不足，软硬件集成、配置、调试、故障定位难度大；

7、6）仿真模型维护成本高：随航电系统迭代，模型需持续更新、校验、版本管理，工作量大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于icd的航电仿真模型集成推演平台及方法，方便在航电仿真模型集成系统工程的实施中，统一接口标准、高效集成模型、全场景仿真推演、提前验证系统功能、性能和接口，降低实物测试风险与成本，缩短研制周期；基于本发明方案可将闭环开发模式升级为“设计-集成-仿真-验证-迭代”的新模式。

2、本发明的目的是通过以下方案实现的：

3、一种基于icd的航电仿真模型集成推演平台，采用分层架构，具体包括物理接口层、接口适配层、仿真模型层、中间件层和仿真应用层；物理接口层用于将数字仿真指令转换为真实的电信号去激励硬件设备，同时将真实硬件设备的相应采集后反馈给仿真模型；接口适配层用于实现icd解析、数据打包与解包、总线协议转换和硬件接口驱动；仿真模型层包括飞控、导航、任务、机电、传感器及通信模型，面向航电全功能域，提供标准化、可复用的仿真计算能力；中间件层为上层仿真应用提供透数据分发与通信支撑；仿真应用层面向航电仿真全流程提供一体化应用支撑，包括icd管理工具、仿真资源管理工具、模型开发工具、场景开发工具、场景运行工具及数据回放工具。

4、进一步地，所述icd管理工具，用于规范化编辑航电接口信息，自动生成标准icd接口文件；

5、所述仿真资源管理工具，用于支持航电仿真模型、设备参数编辑配置，对多项目下的航电仿真模型文件、设备文件、场景文件及推演结果文件数据进行统一管理；

6、所述模型开发工具，用于加载模型集成框架工程文件，开展航电仿真模型算法的开发与实现，并生成标准化航电仿真模型库文件；

7、所述场景开发工具，用于解析航电设备文件，形成场景可用设备资源，依据不同飞机型号完成设备配置及装配，规划飞行轨迹、任务流程及仿真环境，生成标准化场景文件；

8、所述场景运行工具，用于对场景文件进行解析与仿真推演执行，并在推演结束后将结果数据写入对应推演结果文件；

9、所述数据回放工具，用于通过解析推演结果文件，实现场景仿真过程数据的复盘和重现。

10、进一步地，所述仿真资源管理工具包括模型管理器、设备管理器、场景管理器和推演结果管理器；

11、所述模型管理器，用于解析标准icd接口文件，转换为模型初始化、输入、控制和输出接口，依据模型属性生成模型集成框架工程文件并完成模型文件管理；

12、所述设备管理器，用于解析模型文件作为航电设备接口参数基准，支持按型号差异性配置初始化和控制参数，并生成标准设备文件；

13、所述场景管理文件，用于对场景文件的解析与存储管理；

14、所述推演结果管理器，用于对推演结果文件的解析与存储管理。

15、进一步地，所述标准icd接口文件，由icd的航电仿真模型集成推演平台的icd管理工具生成，以xml方式实现，由icd名称、icd标识、icd长度和icd项组成；其中，icd项包括数据项名称、标识、类型、单位和注释。

16、进一步地，所述模型集成框架工程文件由icd的航电仿真模型集成推演平台的仿真资源管理工具的模型管理器生成，包括模型名.vcxproj、模型名.h、模型名.cpp、主程序.cpp和模型二次开发接口。

17、进一步地，所述模型文件由icd的航电仿真模型集成推演平台的仿真资源管理工具的模型管理器生成，包括模型索引文件、模型库文件、模型icd文件。

18、进一步地，所述设备文件由icd的航电仿真模型集成推演平台的仿真资源管理工具的设备管理器生成，包括设备描述文件、设备属性数据文件、设备输入数据文件、设备控制数据文件。

19、进一步地，所述场景文件由icd的航电仿真模型集成推演平台的场景开发工具生成，包括场景索引文件、平台实例文件、设备实例文件、环境文件、编组文件、标绘文件。

20、进一步地，所述推演结果文件由icd的航电仿真模型集成推演平台的场景运行工具生成，包括推演结果索引文件、平台实例仿真结果文件、设备实例仿真结果文件、推演控制及操作记录文件和日志文件。

21、一种基于icd的航电仿真模型集成推演平台的工作方法，基于如上任一项所述的基于icd的航电仿真模型集成推演平台，包括如下步骤：

22、步骤一，通过icd管理工具对航电仿真模型的接口信息进行规范化编辑，形成标准icd接口，并生成标准icd接口文件；

23、步骤二，仿真资源管理工具的模型管理器解析标准icd接口文件，转换为模型初始化、输入、控制和输出接口，依据模型属性生成模型集成框架工程文件并完成模型文件管理；

24、步骤三，模型开发工具加载模型集成框架文件，开展航电仿真模型算法的开发与实现，生成标准化航电仿真模型库文件；

25、步骤四，仿真资源管理工具的模型管理器将模型库文件导入解析，并与设计的模型关联绑定，生成可供设备使用的模型文件；

26、步骤五，仿真资源管理工具的设备管理器解析模型文件作为航电设备接口参数基准，按型号差异性配置初始化和控制参数，生成标准设备文件；

27、步骤六，场景开发工具解析设备文件，形成场景可用设备资源，依据不同飞机型号完成设备配置及装配，规划飞行轨迹、任务流程及仿真环境，生成标准化场景文件；

28、步骤七，仿真资源管理工具的场景管理器解析并存储场景文件；

29、步骤八，场景运行工具解析场景文件并运行推演，推演结束后，将结果数据写入推演结果文件；

30、步骤九，仿真资源管理工具的推演结果管理器解析并存储推演结果文件；

31、步骤十，数据回放工具解析推演结果文件，复盘场景仿真全过程。

32、本发明的有益效果包括：

33、（1）本发明对航电仿真模型的接口信息进行规范化编辑，形成标准icd接口，并自动生成标准icd接口文件，为平台自动化生成模型计算的内存数据结构与模型操作界面提供支撑，减少人工配置误差，大幅度提升仿真模型集成效率与接口一致性。

34、（2）本发明将icd设定为航电仿真模型集成推演平台最初的数据源，彻底解决接口混乱，全系统信号、报文、总线、时序、收发关系统一管理，避免多版本、错定义、漏定义。设计、集成、仿真、测试全程口径一致，从根源减少接口错误。

35、（3）本发明通过对icd数据、模型数据、设备数据、场景数据、运行结果数据进行全生命周期管理，以达到对icd版本、模型版本、设备版本、场景版本、仿真结果版本结果一一对应，全套用例数据全链路可追溯。

36、（4）本发明将icd数据、模型数据、设备数据、场景数据、运行结果数据解耦管理，每个层级的数据均可提取快速复用，极大提升了仿真组件的复用性，能快速适配不同型号，提高集成效率。

37、（5）本发明将icd的管理贯穿航电系统设计、开发、测试和验证全流程。基于icd的航电仿真模型集成推演平台能够在物理样机制造前完成接口协议一致性验证、功能逻辑验证和故障场景推演，解决传统航电系统开发中接口协调困难，验证不充分、迭代周期长等问题。