一种资源松耦合的黑盒仿真模型平台

1.本发明属于仿真模型开发与集成技术领域，尤其是涉及一种资源松耦合的黑盒仿真模型平台。


背景技术：

2.在仿真领域，仿真资源是指在仿真系统的与建模和仿真相关的工作中能够被重复利用并能促进建模与仿真工作开展的任何软硬件资源和信息资源。这些资源包括仿真模型、各种文档、地图、组件、仿真工具、仿真数据、网络、运算节点、文献资料、相关网站、人员信息和专家知识及其他各种与建模仿真有关的信息等等。
3.随着仿真技术的广泛应用，各领域己积累了大量的仿真组件和系统资源，这些仿真资源具有巨大的重用潜力，但是各领域的仿真模型通常只考虑各自模型的开发和试验，各个仿真模型之间相互孤立，模型之间无法直接重用对方的各种资源。
4.为了解决资源重用问题，本领域技术人员提出了中仿真综合集成环境，在该环境下，允许用户利用该环境集成的各种软件资源组合仿真模型，实现仿真资源的共享和重用。但是综合集成环境方案需要提供一个导入各种仿真资源的集成环境，需要借助中间步骤实现对仿真资源的重用，且需要用户对资源进行整理集合，仿真模型平台之间无法直接重用资源，而且由于需要集成各种资源，集成环境通常存在数据庞杂，资源获取缓慢，影响重用效率的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述问题，提供一种资源松耦合的黑盒仿真模型平台。
6.为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
7.一种资源松耦合的黑盒仿真模型平台，包括依次连接的运行管理模块、数据库模块、计算调度服务模块和节点计算服务模块，所述的数据库模块通过运行接口连接于运行管理模块，通过资源接口连接于计算调度服务模块，所述的数据库模块中具有资源数据库，所述的资源数据库包括模型资源库和工具资源库。
8.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的模型资源库包括战场环境模型库、作战实体模型库、作战行为模型库和评估计算模型库；
9.所述的作战实体模型库又包括装配平台实体模型库、作战单元级实体模型库、作战聚合实体模型库。
10.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的战场环境模型库包括地理环境模型、气象环境模型、水文环境模型、电磁环境模型、核生化环境模型和战场设施模型；
11.所述的装备平台实体模型库包括车辆模型、飞机模型和舰艇模型；作战单元级实体模型库包括营级实体单元模型、连级实体单元模型、排级实体单元模型和班级实体单元模型；作战聚合级实体模型包括旅级聚合体模型、营级聚合体模型、连级聚合体模型和排级聚合体模型；
12.作战行为模型库包括作战类行为模型、机动类行为模型；
13.评估计算模型库包括装备毁伤计算模型、人员毁伤计算模型、战场设施毁伤计算模型、以及地物、地效毁伤计算模型。
14.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的工具资源库对工具资源按照功能属性或任务属性拆分的原则进行逻辑组织，具体包括物理组件、行为组件、辅助组件和管理组件。
15.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的辅助组件包括信息工具、显示工具和空间资源工具；
16.所述的行为组件包括任务工具、计划工具、决策工具和交互工具；
17.所述的物理组件包括平台工具、机动工具、传感器工具、发烟工具、通信工具、特征工具、防护工具、干扰工具和兵力工具。
18.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的运行管理模块用于作为本仿真模型平台与用户的人机交互接口，以供用户进行用户管理、仿真任务管理、仿真运行监控及仿真结果管理。
19.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的运行管理模块通过网关连接于其他仿真系统的网关以从其他仿真系统中抓取仿真资源并放在资源数据库中或从资源数据库中抓取相应的仿真资源并发送给相应的仿真系统。
20.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的网关为能够抓取异构系统的资源并将异构系统的资源转换为适用本仿真模型平台本地资源或将本地资源转换为适用异构系统远程资源的联合网关。
21.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，所述的数据库模块还包括运行数据库和信息数据库，所述的运行数据库包括仿真任务列表、仿真结果列表、计算节点负载信息、仿真任务执行状态；所述的运行管理模块从信息数据库获取仿真任务模板，并将用户定义的仿真任务列表作为仿真运行的依据存入运行数据库中；
22.所述的计算调度服务模块用于根据仿真任务列表获取计算任务，并依计算任务控制节点计算服务模块进行仿真执行；
23.节点计算服务模块用于启动执行仿真任务，并将仿真结果发送给计算调度模块，由计算调度模块将仿真结果上传至运行数据库，运行管理模块从运行数据库中获取仿真结果以供用户进行仿真结果管理。
24.在上述的资源松耦合的黑盒仿真模型平台中，计算调度服务模块还用于获取节点计算服务模块进行仿真运行过程中输出的数据和节点负载状态、任务执行状态，根据任务列表和节点负载状态进行仿真任务的调度，同时将数据和节点负载状态、任务执行状态上传给数据库模块以供用户通过运行管理模块实时监控仿真运行状况。
25.本发明的优点在于：将资源存放在资源数据库中，通过调度服务的方式从资源数据库中提取相应的资源供计算服务模块执行仿真任务，使计算与资源以松耦合的形式存在，为仿真平台扩展仿真功能，新增工具、模型等资源提供方便，同时便于实现资源重用，打通模型与模型之间的界限，提高开发效率及实现共享共用；
26.对资源进行合理化、层次化的归类和管理，实现开发过程可追溯、模型体系可验证、实验资源可重用，达到减少时间重复支出、加快开发速度、提高开发效益的目的；
27.将各工具按照功能属性、任务属性划分为独立的可复用的组件，相较于现有技术将这些组件固化在平台组件内部具有更灵活更易于维护，复用性更强等优点；
28.通过联合网关与其他仿真系统互联，能够实现与异构系统共享资源，不局限于同构系统之间的资源重用。
附图说明
29.图1为本发明资源松耦合的黑盒仿真模型平台的平台架构图；
30.图2为本发明资源松耦合的黑盒仿真模型平台中互联网关的结构示意图
31.图3为本发明资源松耦合的黑盒仿真模型平台的模型体系示意图；
32.图4为本发明资源松耦合的黑盒仿真模型平台的模型框架示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
34.如图1所示，本实施例提供了一种资源松耦合的黑盒仿真模型平台，包括依次连接的运行管理模块、数据库模块、计算调度服务模块和节点计算服务模块，数据库模块通过运行接口连接于运行管理模块，通过资源接口连接于计算调度服务模块。
35.本实施例中，运行接口为jdbc接口，资源接口为capi接口。
36.具体地，运行管理模块用于作为本仿真模型平台与用户交互的人机交互接口，以供用户进行用户管理、资源管理、仿真任务管理、仿真运行监控及仿真结果管理。
37.数据库模块包括资源数据库、运行数据库和信息数据库，资源数据库包括用于存储模型资源的模型资源库和用于存储工具资源的工具资源库等；信息数据库包括用户信息数据和仿真任务模板等；运行数据库包括仿真任务列表、仿真结果列表、存储阵列文件、计算节点负载信息、仿真任务执行状态等；用户通过运行管理模块更新、设置信息数据库中的用户信息数据。当用户需要进行仿真试验时，从信息数据库获取仿真任务模板，用户在仿真任务模板上进行仿真任务的编辑，然后运行管理模块将用户编辑好的仿真任务列表作为仿真运行的依据存入运行数据库中。
38.计算调度服务模块根据仿真任务列表获取计算任务，同时从节点计算服务模块中获取各节点的负载状况来进行仿真任务的调度以控制计算服务模块进行仿真执行。同时根据仿真任务从资源数据库中获取相应的资源，根据调度情况将相应的资源发送给相应的节点；节点计算服务模块根据计算调度服务模块的仿真执行控制命令启动执行仿真任务，并输出数据与文件，反馈仿真结果，计算调度模块又根据数据和文件获取节点的负载状态、任务执行状态等信息，同时将仿真结果、节点负载信息以及任务执行状态等信息上传至运行数据库，运行管理模块可以从运行数据库中获取运行数据库中的这些数据以供用户实时观测仿真运行状态及事后查看和分析仿真结果。
39.优选地，计算调度服务模块可以连接有基于内存的存储中间件，用于缓存仿真任务所需的资源，将即将用到、过去用到的资源临时缓存在存储中间件中，提高资源加载效率，进而保证仿真试验效率。
40.具体地，运行管理模块通过网关连接于其他仿真系统的网关以从其他仿真系统中抓取仿真资源并放在资源数据库中。这里的其他仿真系统可以为仿真模型平台，也可以为
仿真综合集成平台。
41.优选地，网关为能够抓取异构系统的资源并将异构系统的资源转换为适用本仿真模型平台本地资源或将本地资源转换为适用异构系统的远程资源的联合网关。
42.如图2所示，联合网关包括用于连接本仿真模型平台的系统接口以及本地对象模型、映射模块、通用数据交换模块和远程对象模型，当其他仿真系统需要本系统的仿真资源时，本仿真模型平台的运行管理模块从资源数据库中获取相应的资源，这里称为本地资源，然后通过系统接口将本地资源反映至本地对象模型中，映射模块将本地对象模型中的本地资源转换为远程资源，通用数据交换模块通过协议适配器将通信协议进行转换以适配相应的仿真系统，然后将远程资源反映至远程对象模型中，相应的仿真系统通过访问远程对象模型获取本系统的资源。当本仿真模型平台需要其他仿真模型的资源时，本仿真模型平台的联合网关从相应的仿真模型中抓取资源放在远程对象模型中，然后映射模块将远程对象模型中的远程资源转换为本地资源并将本地资源反映至本地对象模型中，运行管理模块通过访问本地对象模型获取相应的资源数据并存放至数据库模块，开发人员对该资源进行资源描述、资源类型、资源功能及资源属性设置等操作以将该资源接入本模型平台，同时仿真任务模板自动更新以将新增资源所支持的任务加入任务模板供用户选择。
43.具体地，如图3所示，本方案黑盒仿真模型平台的模型资源库将各类模型分类保存，主要包括战场环境模型库、作战实体模型库、作战行为模型库和评估计算模型库。
44.其中，作战实体模型库又包括装配平台实体模型库、作战单元级实体模型库、作战聚合实体模型库。战场环境模型库包括地理环境模型、气象环境模型、水文环境模型、电磁环境模型、核生化环境模型和战场设施模型；装备平台实体模型库包括车辆模型、飞机模型和舰艇模型；作战单元级实体模型库包括营级实体单元模型、连级实体单元模型、排级实体单元模型和班级实体单元模型；作战聚合级实体模型包括旅级聚合体模型、营级聚合体模型、连级聚合体模型和排级聚合体模型；作战行为模型库包括作战类行为模型、机动类行为模型；评估计算模型库包括装备毁伤计算模型、人员毁伤计算模型、战场设施毁伤计算模型、以及地物、地效毁伤计算模型。其他仿真系统根据仿真任务需求从相应的模型库中抓取相应的模型即可。
45.进一步地，如图4所示，工具资源库对工具资源按照功能属性或任务属性拆分的原则进行逻辑组织，具体包括物理组件、行为组件、辅助组件和管理组件。
46.其中，辅助组件包括信息工具、显示工具和空间资源工具，信息工具包括步兵分队信息、防空分队信息、低空导弹信息等，显示工具包括点军标显示、线军标显示等，空间资源工具包括点空间资源、线空间资源等；
47.行为组件包括任务工具、计划工具、决策工具和交互工具。任务工具包括机动任务、交战任务、撤离任务等，计划工具包括机动任务、“任务”计划等，决策工具包括毁伤计算、指挥决策等；交互工具包括通信交互、指挥交互等。
48.物理组件包括平台工具、机动工具、传感器工具、发烟工具、通信工具、特征工具、防护工具、干扰工具和兵力工具。平台工具包括车辆平台、飞机平台等，机动工具包括轮式机动组件、履带机动组件等，传感器工具包括可见光传感器、红外光传感器等、发烟工具包括红外干扰发烟、激光干扰发烟等、通信工具包括电台通信、微波通信等，特征工具包括可见光特征、红外特征等，防护工具包括普通防护、装甲防护等，干扰工具包括红外干扰、激光
干扰等，兵力工具包括指挥兵力等。
49.管理组件主要用于对仿真实体的管理和维护，包括任务管理工具、计划管理工具、资源管理工具、组织管理工具和通信管理工具等。
50.本方案对资源进行合理化、层次化的归类和管理，实现开发过程可追溯、模型体系可验证、实验资源可重用，达到减少时间重复支出、加快开发速度、提高开发效益的目的；并且将各工具按照功能属性、任务属性划分为独立的可复用的组件，相较于现有技术将这些组件固化在平台组件内部具有更灵活更易于维护，复用性更强等优点。
51.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
52.尽管本文较多地使用了运行管理模块、数据库模块、计算调度服务模块和节点计算服务模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。