專利名稱：基于hla的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)及仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)及仿真方法。
背景技術(shù)：
隨著空間網(wǎng)絡的發(fā)展，利用仿真軟件模擬空間網(wǎng)絡完成空間探測任務，以及驗證空間通信協(xié)議及編碼技術(shù)等已經(jīng)受到了國內(nèi)外的高度重視。但是目前還沒有一個全能型的仿真軟件可以同時實現(xiàn)空間網(wǎng)絡可視化的模擬，如在仿真空間網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議的同時，可以進行可視化的空間傳輸任務。首先，空間網(wǎng)絡仿真是一個數(shù)據(jù)量巨大的融合性非常強的仿真過程。由于空間網(wǎng)絡是由各種軌道衛(wèi)星、遙感器組成的具有通信、導航等功能的集合體，不同的數(shù)據(jù)信息需要進行區(qū)分和融合，因此空間網(wǎng)絡仿真需要對數(shù)據(jù)具有相當大的融合能力和處理功能。在模擬空間通信傳輸，進行混合環(huán)境測試和評估時，需要對空間網(wǎng)絡仿真進行細節(jié)捕捉，特點分析，由于空間網(wǎng)絡環(huán)境、通信鏈路等多方面因素，使得空間網(wǎng)絡仿真的動態(tài)效果極其困難，使得可視化的技術(shù)無法直接集成。其次，由于空間網(wǎng)絡動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)變化不定，現(xiàn)有的仿真軟件無法模擬事實拓撲結(jié)構(gòu)以及拓撲結(jié)構(gòu)變化等相關(guān)信息，很難看出空間網(wǎng)絡協(xié)議的仿真結(jié)果以及空間網(wǎng)絡通信探測任務的傳輸情況，對于復雜的、隨機的、和動態(tài)的真實系統(tǒng)的仿真很難進行建模和動態(tài)分析。由此可以看出，空間網(wǎng)絡空間進行仿真的難點不僅在于建立軌道和行星的運動學模型，還包括對鏈路工程模型，網(wǎng)絡擁塞模型以及空間通信協(xié)議模型的仿真。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，包括以下步驟，
A、根據(jù)實際需要仿真的場景設(shè)計空間網(wǎng)絡傳輸模型以進行信息傳輸；
B、根據(jù)空間網(wǎng)絡傳輸模型，設(shè)計各個聯(lián)邦成員以及各聯(lián)邦成員對象；
C、采用多臺計算機進行同步仿真，各臺計算機分別執(zhí)行各個聯(lián)邦成員的應用程序，并根據(jù)協(xié)議及路由算法采用多跳式的信息傳輸；
D、對空間網(wǎng)絡的各個應用程序進行可視化的分析與設(shè)計。進一步改進為，所述步驟A中，空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲為動態(tài)，通過動態(tài)的路由方案進行信息傳輸。進一步改進為，所述步驟A中，把空間網(wǎng)絡可以接收或者發(fā)送的空間設(shè)備和地面設(shè)備都當作空間網(wǎng)絡的仿真的各個網(wǎng)絡節(jié)點。進一步改進為，所述步驟B中，把空間子網(wǎng)與聯(lián)邦成員相對應；把空間網(wǎng)絡節(jié)點與一個聯(lián)邦成員的對象實例相對應，根據(jù)不同性質(zhì)的空間網(wǎng)絡節(jié)點抽象成不同的對象類，不同性質(zhì)的空間網(wǎng)絡節(jié)點之間的信息交換抽象成不同的交互類。進一步改進為，所述步驟C中，信息傳輸是網(wǎng)絡節(jié)點間的信息交互，每一個應用程序代表的聯(lián)邦成員由不同網(wǎng)絡節(jié)點組成，各網(wǎng)絡節(jié)點可同時進行信息的發(fā)送和接收。進一步改進為，所述步驟D包括數(shù)據(jù)處理單元可視化、仿真場景可視化、操作管理可視化。進一步改進為，空間網(wǎng)絡聯(lián)邦包括各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員、數(shù)值仿真聯(lián)邦成員、場景仿真聯(lián)邦成員、數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員和操作管理聯(lián)邦成員，各聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)通信采用HLA高層體系結(jié)構(gòu)總線,數(shù)值仿真聯(lián)邦成員采用Matlab/Simulink建立仿真和計算模型,場景仿真聯(lián)邦成員采用STK/V0技術(shù)在STK軟件上直接輸出空間網(wǎng)絡場景，數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員設(shè)有數(shù)據(jù)處理單元并建立仿真數(shù)據(jù)庫，操作管理聯(lián)邦成員采用MFC構(gòu)建以實現(xiàn)用戶操作和系統(tǒng)管理。進一步改進為，所述數(shù)據(jù)處理單元可視化分為動畫數(shù)據(jù)處理可視化和統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理可視化，所述動畫數(shù)據(jù)處理主要由數(shù)值仿真聯(lián)邦成員實現(xiàn)，所述統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理可視化由各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員的進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計以圖形或字符串在應用程序上呈現(xiàn)，所述仿真場景可視化分為STK/V0的場景可視化和利用STKX組件技術(shù)的仿真對象可視化，所述STK/V0可視化由場景仿真聯(lián)邦成員利用STK軟件直接進行場景輸出，所述仿真對象可視化為各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員利用STKX組件技術(shù)實時動態(tài)的進行各對象顯示，所述操作管理可視化分為用戶操作可視化和系統(tǒng)管理可視化。進一步改進為，所述數(shù)值仿真聯(lián)邦成員和場景仿真聯(lián)邦成員均可利用STK/Connect命令通過HLA總線發(fā)送給各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員，各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員處理命令利用STKX組件實現(xiàn)仿真對象的可視化。進一步改進為，所述場景仿真聯(lián)邦成員發(fā)送的場景相關(guān)數(shù)據(jù)給其他空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員以及數(shù)值仿真聯(lián)邦成員。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的特點在于根據(jù)空間任務的網(wǎng)絡模型建立空間網(wǎng)絡聯(lián)邦，提出了新的基于空間網(wǎng)絡的可視化仿真方案，各網(wǎng)絡節(jié)點的信息交互采用HLA/RTI分布式仿真的架構(gòu)和仿真流程，并引入MATLAB數(shù)值仿真和數(shù)據(jù)分析作為數(shù)值計算聯(lián)邦成員，以及引入數(shù)據(jù)庫作連接數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員，利用STK/V0技術(shù)作STK聯(lián)邦成員的整體場景模擬，利用STKX組件技術(shù)將STK的二維/三維顯示控件無縫隙的集成在仿真應用程序，與仿真任務相結(jié)合完成空間網(wǎng)絡可視化仿真，不僅可以對仿真的場景和過程有直觀、準確的了解，而且對仿真的任務和數(shù)據(jù)有更直接的表現(xiàn)方式。


圖I是本發(fā)明的帶中繼的空間網(wǎng)絡拓展模型示意圖。圖2是本發(fā)明的空間網(wǎng)絡聯(lián)邦對象模型設(shè)計示意圖。圖3是本發(fā)明的基于HLA空間網(wǎng)絡應用程序架構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的空間網(wǎng)絡可視化結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的空間網(wǎng)絡仿真方案技術(shù)架構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的STKX可視化仿真流程示意圖。圖7是本發(fā)明的MATLAB與RTI的交互關(guān)系示意圖。圖8是本發(fā)明的VC應用程序與數(shù)據(jù)庫交互關(guān)系示意圖。圖9是本發(fā)明的STK與RTI的交互關(guān)系示意圖。
圖10是本發(fā)明的STKX組件與RTI交互關(guān)系示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

及具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。請參閱圖I至圖10，本發(fā)明提供了一種適合任何空間網(wǎng)絡場景的基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)及仿真方法。一種基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，包括以下步驟
I、根據(jù)實際需要仿真的場景設(shè)計空間網(wǎng)絡傳輸模型。如圖I所示，把空間網(wǎng)絡可以接收或者發(fā)送的空間設(shè)備和地面設(shè)備都當作空間網(wǎng)絡的仿真的各個網(wǎng)絡節(jié)點，進行空間網(wǎng)絡通信時，一般信息數(shù)據(jù)是由一個源節(jié)點(SI或S2)經(jīng)過多個網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)往一個目的節(jié)點(C)或多個目的節(jié)點。信息傳輸是通過動態(tài)的路由方案，本發(fā)明中不對路由算法進行設(shè)計，只是對現(xiàn)有的路由算法或者傳輸方案進行可視化的仿真。例如，在對月球進行空間任務和探索時，S1、S2為月球登陸器(一個著陸器和一個月球車)可以在鏈路通的時候把照片、光譜信息和系統(tǒng)狀態(tài)等數(shù)據(jù)傳送給月球中繼衛(wèi)星Rl或R2 ;三個地面站D1、D2、D3可以接收任意中繼衛(wèi)星發(fā)送的信息，最后三個地面站再整合信息傳送到地面控制中心。2、根據(jù)空間網(wǎng)絡傳輸模型，設(shè)計聯(lián)邦成員以及對象實例?；贖LA空間網(wǎng)絡仿真的對象模型設(shè)計是，把空間子網(wǎng)與聯(lián)邦成員相對應；把空間網(wǎng)絡節(jié)點與一個聯(lián)邦成員的對象實例相對應。根據(jù)不同性質(zhì)的空間節(jié)點抽象成不同的對象類,不同性質(zhì)的空間節(jié)點之間的信息交換抽象成不同的交互類。如圖2所示，將空間網(wǎng)絡看成由多個子網(wǎng)絡組成，整個空間網(wǎng)絡看成是一個聯(lián)邦，每一個子網(wǎng)絡構(gòu)成空間網(wǎng)絡仿真的聯(lián)邦成員。一個空間子網(wǎng)可以由一個或多個空間網(wǎng)絡節(jié)點組成，即一個聯(lián)邦成員可以由一個或多個對象類組成。把每一個網(wǎng)絡節(jié)點抽象為一個對象類的實例，空間網(wǎng)絡的信息傳輸是由節(jié)點組成的多跳式傳輸，各個節(jié)點都有可能參與到信息傳輸?shù)倪^程中，因此不同的對象類之間設(shè)計不同的交互類進行各個網(wǎng)絡節(jié)點的信息傳輸。3、基于HLA的分布式空間網(wǎng)絡仿真的應用程序如圖3所示，采用多臺計算機進行同步仿真，各臺計算機分別執(zhí)行各個聯(lián)邦成員的應用程序。文件傳輸根據(jù)協(xié)議及路由算法采用多跳式的傳輸。即信息傳輸可以不一定經(jīng)過所有的應用程序，可以跳過一個或者多個應用程序，這就要根據(jù)路由的算法和協(xié)議，將參與文件傳輸?shù)木W(wǎng)絡節(jié)點所在的應用程序上進行的仿真。每一個應用程序代表的各網(wǎng)絡節(jié)點可同時進行信息的發(fā)送的和接收，且一個時刻可有多個網(wǎng)絡節(jié)點同時進行信息交互，各網(wǎng)絡節(jié)點協(xié)同完成數(shù)據(jù)通信的可視化仿真，這樣就為路由的計算提供了直觀的有效的仿真平臺。4、對空間網(wǎng)絡的各個應用程序設(shè)計可視化的分析與設(shè)計。為了使得空間網(wǎng)絡仿真的過程數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)更加清晰直觀，以及空間網(wǎng)絡的仿真的場景過程更加逼真詳細；仿真過程的控制以及系統(tǒng)和界面的管理更加明了，設(shè)計了空間網(wǎng)絡可視化的各個組成，如圖4所示，可視化的構(gòu)建主要分為三個部分，分別是數(shù)據(jù)處理單元的可視化，仿真場景的可視化、操作管理可視化。其中，空間網(wǎng)絡仿真場景的可視化主要分為STK/V0的可視化和STKX組件技術(shù)的可視化。STK/V0可視化由場景仿真聯(lián)邦成員利用STK軟件直接進行場景輸出，仿真對象可視化為利用STKX組件技術(shù)實時動態(tài)的進行空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員的各對象顯示。數(shù)據(jù)處理可視化分為動畫數(shù)據(jù)可視化和統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理可視化。動畫數(shù)據(jù)處理可視化主要由MATLAB對仿真場景數(shù)據(jù)和仿真過程數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析以圖形或者文本的方式進行可視化的顯示。統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理可視化是直接對仿真過程數(shù)據(jù)和仿真對象或任務數(shù)據(jù)以字符串或圖形的方式輸出在應用程序界面上，以及對數(shù)據(jù)庫列表中的數(shù)據(jù)進行存放調(diào)用顯
/Jn o操作管理可視化包括聯(lián)邦成員的管理可視化和仿真過程控制可視化。根據(jù)權(quán)利要求8所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于操作管理可視化分為用戶操作可視化和系統(tǒng)管理可視化。用戶操作可視化由各個聯(lián)邦成員的加入、退出、注銷等應用程序的可視化，系統(tǒng)管理可視化由操作管理聯(lián)邦成員實現(xiàn)的對空間網(wǎng)絡仿真過程的開始、暫停、快進、慢進等操作管理的可視化。?；贖LA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)主要包括5個部分各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員，數(shù)值仿真聯(lián)邦成員、場景仿真聯(lián)邦成員、數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員和操作管理聯(lián)邦成員，各聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)通信采用HLA高層體系結(jié)構(gòu)總線，各聯(lián)邦成員的開發(fā)環(huán)境為VC++6. 0，使用MFC創(chuàng)建應用程序。各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員采用STKX技術(shù)將二維/三維控件顯示在應用程序的界面上；數(shù)值仿真聯(lián)邦成員采用Matlab/Simulink建立仿真和計算模型；場景仿真聯(lián)邦成員采用STK/V0技術(shù)在STK軟件上直接輸出空間網(wǎng)絡場景；數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員設(shè)有數(shù)據(jù)處理單元并建立仿真數(shù)據(jù)庫；操作管理聯(lián)邦成員采用MFC構(gòu)建，實現(xiàn)用戶操作和系統(tǒng)管理?？臻g子網(wǎng)聯(lián)邦成員通過STKX技術(shù)實現(xiàn)仿真對象場景的可視化，以及各聯(lián)邦成員應用程序?qū)崿F(xiàn)仿真對象的數(shù)據(jù)可視化，各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員之間的信息交互通過HLA仿真總線進行分布式的可視化的空間網(wǎng)絡任務模擬。各聯(lián)邦成員應用程序通過調(diào)用STKX組件的應用程序編程接口(Application Programming Interface, API)函數(shù)進行通信,將仿真結(jié)果直接通過本地調(diào)用回傳至應用程序，再根據(jù)邏輯處理單元對返回的結(jié)果進行處理。從而各個聯(lián)邦成員可以通過調(diào)用API函數(shù)、編寫事件響應代碼來響應和控制用戶對STKX組件界面的操作，以增強應用程序的交互能力。同時，還可利用應用分析引擎接口組件對STKX組件內(nèi)部事件如創(chuàng)建場景、添加衛(wèi)星等進行監(jiān)聽，從而更加精細地控制仿真過程。此夕卜，各聯(lián)邦成員的應用程序界面還應包括對仿真對象以及任務數(shù)據(jù)的輸出，此數(shù)據(jù)直接以圖形或者字符串等方式體現(xiàn)。應用程序?qū)ΧS/三維控件的操作是通過調(diào)用STK命令完成的。STK命令集提供實現(xiàn)STK幾乎所有功能的命令，如新建場景、新建衛(wèi)星、設(shè)置時間不長、時間轉(zhuǎn)換、仿真推進等。如圖6所示，創(chuàng)建并加入聯(lián)邦成功后，通過聲明的公布訂購關(guān)系，得到其他邦員的STK/Connect控制命令，調(diào)用STKX API函數(shù)作為響應，利用AGI Globe Control三維控件和AGIMap Control 二維顯示控件將所需要的可視化場景顯示出來，這樣就可以做到分布式的可視化的仿真系統(tǒng)。數(shù)值仿真聯(lián)邦成員，利用MATLAB強大科學計算能力和圖形輸出能力，完成空間網(wǎng)絡動畫數(shù)據(jù)處理可視化。通過Simulink仿真模型，進行鏈路分析和路由計算，以圖像或文本的方式輸出解析結(jié)果，并通過MATLAB與RTI的交互實時傳遞給HLA仿真總線。Matlab/Simulink作為數(shù)據(jù)處理分析服務器，是打開一個線程實例，通過讀取接收Simulink仿真結(jié)果輸出給HLA總線,運用Windows消息處理機制,采用Windows多線程技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，處理和傳輸。仿真模型輸出數(shù)據(jù)不僅包括仿真時間、衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星姿態(tài)等信息，同時利用STK/Connect模塊的命令發(fā)送給各個聯(lián)邦成員實時可視化顯示命令。數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員利用分布式和集中式相結(jié)合的方式進行數(shù)據(jù)采集。各個聯(lián)邦成員都具有記錄數(shù)據(jù)的功能，都有數(shù)據(jù)處理單元用來實時動畫數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理，各聯(lián)邦成員通過HLA/RTI將數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員所需數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從而完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計的可視化。數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員，還可以根據(jù)需要采集對仿真前數(shù)據(jù)，仿真過程中數(shù)據(jù)，或者仿真結(jié)果數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進行存儲，調(diào)用和分析。即建立VC與Oracle數(shù)據(jù)庫的鏈接，利用SQL語言實現(xiàn)實時在線的數(shù)據(jù)采集，以及對數(shù)據(jù)庫列表數(shù)據(jù)的可視化提取與存儲，以圖形或者字符串等方式在數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員的界面上進行顯示。仿真結(jié)束后，根據(jù)仿真目的，還可使用MATLAB或其它應用程序?qū)?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，進行離線仿真，以達到空間網(wǎng)絡仿真的驗證目的和仿真用途。 場景仿真聯(lián)邦成員通過STK/Conncet命令直接完成STK/V0可視化。場景仿真聯(lián)邦成員的應用程序需完成STK的啟動，以及STK初始化的鏈接，然后利用STK命令集實現(xiàn)空間網(wǎng)絡場景的搭建。此外場景的搭建可以直接通過STK軟件進行手動搭建，或者通過MATLAB進行同步的場景搭建。STK命令集提供了實現(xiàn)STK幾乎所有功能的命令，如新建場景、新建衛(wèi)星、設(shè)置時間步長、視角轉(zhuǎn)換、仿真推進等，利用STK/Connect模塊的調(diào)用實現(xiàn)空間網(wǎng)絡的控制管理可視化。操作管理聯(lián)邦成員完成系統(tǒng)管理的可視化。操作管理聯(lián)邦成員利用STK/Conncet命令實現(xiàn)的對空間網(wǎng)絡仿真過程的開始、暫停、快進、慢進等操作，并可同時向其他聯(lián)邦成員適時發(fā)送運行控制命令，監(jiān)控各聯(lián)邦成員運行狀態(tài)。應用程序采用采用多線程結(jié)構(gòu)設(shè)計，一個是窗口的界面線程，它主要用于管理用戶和窗口的交互；另一個是仿真線程，主要用于完成仿真模型的執(zhí)行和其他聯(lián)邦成員交互。仿真線程是各聯(lián)邦成員仿真的核心部分。為了各個聯(lián)邦成員可以隨即的參與空間網(wǎng)絡仿真，每個聯(lián)邦成員的界面應該包括加入聯(lián)邦、創(chuàng)建聯(lián)邦成員，退出聯(lián)邦等可視化的MFC界面構(gòu)件。各組件間交互技術(shù)細節(jié)
I. MATLAB與RTI的交互關(guān)系
如圖7所示，利用MATLAB引擎提供的一組函數(shù)庫，通過MFC構(gòu)建的應用程序與MATLAB進行通信，函數(shù)庫提供了 C、FORTRAN語言程序打開和關(guān)閉引擎、與MATLAB工作空間交互數(shù)據(jù)、調(diào)用MATLAB命令等函數(shù)，適合VC程序的開發(fā)和使用?？臻g網(wǎng)絡的MATLAB聯(lián)邦成員應用程序使用MATLAB引擎方式進行MATLAB與應用程序的交互，在基于HLA架構(gòu)的基礎(chǔ)上進行開發(fā)，把利用函數(shù)庫返回的數(shù)值轉(zhuǎn)換后作為可用的交互參數(shù)進行空間通信的仿真。2. SQL Server的應用程序編程
如圖8所示，數(shù)據(jù)采集成員的應用程序除了包括對統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)進行可視化的輸出以外，還包括利用應用程序?qū)Ψ抡鏀?shù)據(jù)的存儲、調(diào)用、以及分析。利用MFC構(gòu)建的應用程序?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，首先需要建立ODBC數(shù)據(jù)源的連接、通過提交SQL語句并接受SQL的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，完成驅(qū)動程序鏈接庫，初始化調(diào)用，提供入口指針，最后完成對SQL Sever數(shù)據(jù)庫的操作。3. STK與RTI的交互關(guān)系
在空間網(wǎng)絡仿真系統(tǒng)當中，可以直接應用STK/V0實現(xiàn)仿真場景的可視化，這樣可以方便看出對仿真過程的總體控制和管理，因此需要利用STK軟件實現(xiàn)與其他成員的交互，則STK通過RTI實現(xiàn)與其他聯(lián)邦成員交互過程程如下
(I )、STK聯(lián)邦成員的應用程序上初始化STK，并進行與STK的鏈接；
(2)、通過STK/Connect模塊與STK進行交互，獲取空間網(wǎng)絡各子網(wǎng)絡的位置，生存時間，仿真時間，鏈路狀態(tài)等信息；
(3)、利用返回的信息，對信息進行提取和分析，通過交互類利用RTI，傳送給數(shù)值分析聯(lián)邦成員和其他子網(wǎng)絡聯(lián)邦成員。4 STKX組件與RTI交互關(guān)系
分布式的空間網(wǎng)絡仿真技術(shù)，關(guān)鍵是解決STKX組件與RTI的交互關(guān)系。應用程序通過調(diào)用STKX組件接口 API函數(shù)、編寫事件響應代碼來響應和控制二維/三維控件，以此與控件進行交互。此外，應用程序調(diào)用RTI API函數(shù)完成分布式仿真框架的構(gòu)建，這樣應用程序以一種“中間橋梁”方式完成RTI與STKX組件的交互，交互關(guān)系如圖10所示。本發(fā)明的技術(shù)效果是一是方便用戶對空間網(wǎng)絡仿真信息的捕捉以及對數(shù)據(jù)進行的統(tǒng)計分析，二是方便用戶進行仿真過程的控制以及觀察。因此空間網(wǎng)絡可視化設(shè)計，需要包括對數(shù)據(jù)信息的分析與綜合利用可視化以及仿真對象及過程的可視化，除此以外，還需要對這些數(shù)據(jù)信息以及仿真過程進行人為交互的管理界面可視化。而這些可視化的設(shè)計可以通過不同的軟件以不同的方式實現(xiàn)，使得空間網(wǎng)絡仿真平臺的可視化仿真更加強大，精美，方便，直接。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，其特征在于包括以下步驟，A、根據(jù)實際需要仿真的場景設(shè)計空間網(wǎng)絡傳輸模型以進行信息傳輸；B、根據(jù)空間網(wǎng)絡傳輸模型，設(shè)計各個聯(lián)邦成員以及各聯(lián)邦成員對象；C、采用多臺計算機進行同步仿真，各臺計算機分別執(zhí)行各個聯(lián)邦成員的應用程序，并根據(jù)協(xié)議及路由算法采用多跳式的信息傳輸；D、對空間網(wǎng)絡的各個應用程序進行可視化的分析與設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，其特征在于所述步驟A 中，空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲為動態(tài)，通過動態(tài)的路由方案進行信息傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，其特征在于所述步驟A 中，把空間網(wǎng)絡可以接收或者發(fā)送的空間設(shè)備和地面設(shè)備都當作空間網(wǎng)絡的仿真的各個網(wǎng)絡節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，其特征在于所述步驟B 中，把空間子網(wǎng)與聯(lián)邦成員相對應；把空間網(wǎng)絡節(jié)點與一個聯(lián)邦成員的對 象實例相對應，根據(jù)不同性質(zhì)的空間網(wǎng)絡節(jié)點抽象成不同的對象類，不同性質(zhì)的空間網(wǎng)絡節(jié)點之間的信息交換抽象成不同的交互類。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，其特征在于所述步驟 C中，信息傳輸是網(wǎng)絡節(jié)點間的信息交互，每一個應用程序代表的聯(lián)邦成員由不同網(wǎng)絡節(jié)點組成，各網(wǎng)絡節(jié)點可同時進行信息的發(fā)送和接收。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法，其特征在于所述步驟 D包括數(shù)據(jù)處理單元可視化、仿真場景可視化、操作管理可視化。
7.一種基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于空間網(wǎng)絡聯(lián)邦包括各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員、數(shù)值仿真聯(lián)邦成員、場景仿真聯(lián)邦成員、數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員和操作管理聯(lián)邦成員，各聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)通信采用HLA高層體系結(jié)構(gòu)總線，數(shù)值仿真聯(lián)邦成員采用 Matlab/Simulink建立仿真和計算模型，場景仿真聯(lián)邦成員采用STK/VO技術(shù)在STK軟件上直接輸出空間網(wǎng)絡場景，數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員設(shè)有數(shù)據(jù)處理單元并建立仿真數(shù)據(jù)庫，操作管理聯(lián)邦成員采用MFC構(gòu)建以實現(xiàn)用戶操作和系統(tǒng)管理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理單元可視化分為動畫數(shù)據(jù)處理可視化和統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理可視化，所述動畫數(shù)據(jù)處理主要由數(shù)值仿真聯(lián)邦成員實現(xiàn)，所述統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理可視化由各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員的進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計以圖形或字符串在應用程序上呈現(xiàn)，所述仿真場景可視化分為STK/VO的場景可視化和利用STKX組件技術(shù)的仿真對象可視化，所述STK/VO可視化由場景仿真聯(lián)邦成員利用STK 軟件直接進行場景輸出，所述仿真對象可視化為各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員利用STKX組件技術(shù)實時動態(tài)的進行各對象顯示，所述操作管理可視化分為用戶操作可視化和系統(tǒng)管理可視化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)值仿真聯(lián)邦成員和場景仿真聯(lián)邦成員均可利用STK/Connect命令，通過HLA總線發(fā)送給各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員，各空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員處理命令利用STKX組件實現(xiàn)仿真對象的可視化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真系統(tǒng)，其特征在于所述場景仿真聯(lián)邦成員發(fā)送的場景相關(guān)數(shù)據(jù)給其他空間子網(wǎng)聯(lián)邦成員以及數(shù)值仿真聯(lián)邦成員。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于HLA的空間網(wǎng)絡可視化仿真方法及仿真系統(tǒng)。本發(fā)明的特點在于根據(jù)空間任務的網(wǎng)絡模型建立空間網(wǎng)絡聯(lián)邦，提出了新的基于空間網(wǎng)絡的可視化仿真方案，各網(wǎng)絡節(jié)點的信息交互采用HLA/RTI分布式體系結(jié)構(gòu)和仿真流程，并引入MATLAB數(shù)值仿真和數(shù)據(jù)分析作為數(shù)值計算聯(lián)邦成員，以及引入數(shù)據(jù)庫連接數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員，利用STK/VO技術(shù)作STK聯(lián)邦成員的整體場景模擬，利用STKX組件技術(shù)將STK的二維/三維顯示控件無縫隙的集成在仿真應用程序，與仿真任務相結(jié)合完成空間網(wǎng)絡的可視化仿真，不僅可以對仿真的場景和過程有直觀、準確的了解，而且對仿真的任務和數(shù)據(jù)有更直接的表現(xiàn)方式。
文檔編號G06F17/50GK102982209SQ20121050813
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者張欽宇, 楊志華, 焦健, 高嵩巍, 李紅兵 申請人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院