一种全数字仿真与半实物仿真动态切换的方法与系统

摘要

本发明公开了一种全数字仿真与半实物仿真动态切换的方法，包括：生成仿真模式变量；判断仿真模式变量的类型；当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数学模型启动全数字仿真模式，通过全数字仿真数据共享区收发数据；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动半实物仿真模式，通过半实物仿真数据区收发数据。实现了仿真模型在全数字仿真和半实物仿真之间自由切换，提高了仿真效率。本发明还公开了一种全数字仿真与半实物仿真动态切换系统。

说明书

技术领域

本发明涉及模型仿真技术领域，尤其涉及一种全数字仿真与半实物仿真 动态切换的方法与系统。

背景技术

全数字仿真和半实物仿真是按照模型的类型进行定义划分的，其中，全 数字仿真表示所有的仿真模型均是数学模型，数学模型之间的数据交互主要 以共享内存方式为主；半实物仿真表示数学模型与物理模型(或实物)联合 仿真的形式，数学模型与物理模型的数据交互主要通过真实的物理接口进行 通信。在实际的应用过程中，针对不同的试验场景和试验构型要求，存在全 数字仿真与半实物仿真频繁切换的需求。

现有技术中，全数字仿真与半实物仿真的切换主要是通过修改数学模型 以及更改仿真数据收发通信接口。即，当需要进行全数字仿真时，通过开发 数学模型，数学模型之间的数据收发使用全数字仿真通信接口；当需要从全 数字仿真切换为半实物仿真时，通过人为修改数学模型，使修改后的数学模 型满足半实物仿真，然后将修改后的数学模型与半实物仿真接口连接后，接 入相应的实物。由于全数字仿真与半实物仿真是一个反复迭代测试的过程， 因此，现有技术的全数字仿真与半实物仿真切换方法需要频繁的修改数学模 型，容易引入更多的人为错误且仿真效率低。

发明内容

本发明提供了一种全数字仿真与半实物仿真动态切换的方法与系统，使 得仿真模型可在全数字仿真和半实物仿真之间自由的切换，提高了仿真效率。

本发明提供了一种全数字仿真与半实物仿真动态切换的方法，包括：

生成仿真模式变量；

判断所述仿真模式变量的类型；

当所述仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数学模型启动预先生 成的全数字仿真模式，通过预先生成的全数字仿真数据共享区收发数据；

当所述仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动预先生 成的半实物仿真模式，通过预先生成的半实物仿真数据区收发数据。

优选地，所述生成仿真模式变量前还包括：

判断是否需要启动数学模型，若是，则：

控制所述数学模型处于启动状态。

优选地，所述生成具有全数字仿真模式和半实物仿真模式的数学模型包 括：

构建全数字仿真模型和半实物仿真模型；

配置仿真模式变量区；

配置控制接口。

优选地，所述的生成全数字仿真数据共享区和半实物仿真数据共享区包 括：

在共享内存中构建共享区；

将所述共享区逻辑划分为全数字仿真数据共享区和半实物仿真数据共享 区。

优选地，所述通过所述半实物仿真数据区收发数据包括：

通过公共通信服务接口收发半实物仿真数据共享区数据和硬件接口数 据。

一种全数字仿真与半实物仿真动态切换系统，包括：

第一生成模块：用于生成仿真模式变量；

第一判断模块：用于判断所述仿真模式变量的类型；

第一控制模块：用于当所述仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制 所述数学模型启动预先生成的全数字仿真模式，通过预先生成的全数字仿真 数据共享区收发数据；当所述仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制所 述数学模型启动预先生成的半实物仿真模式，通过预先生成的半实物仿真数 据区收发数据。

优选地，所述系统还包括：

第二判断模块：用于判断是否需要启动数学模型；

第二控制模块：用于当需要启动所述数学模型时，控制所述数学模型处 于启动状态。

优选地，所述系统还包括用于生成具有全数字仿真模式和半实物仿真模 式的数学模型的第一生成模块，所述第二生成模块包括：

第一构建模块，用于构建全数字仿真模型和半实物仿真模型；

第一配置模块，用于配置仿真模式变量区；

第二配置模块，用于配置控制接口。

优选地，所述系统还包括用于生成全数字仿真数据共享区和半实物仿真 数据共享区的第三生成模块，所述第三生成模块包括：

第二构建模块，用于在共享内存中构建共享区；

逻辑划分模块，用于将所述共享区逻辑划分为全数字仿真数据共享区和 半实物仿真数据共享区。

优选地，所述系统还包括：公共通信服务接口；

所述公共通信服务接口用于收发半实物仿真数据共享区数据和硬件接口 数据。

由上述方案可知，本发明提供的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换 的方法，首先通过生成仿真模式变量，当仿真模式变量的类型为全数字仿真 时，控制所述数学模型启动全数字仿真模式，通过所述全数字仿真数据共享 区收发数据，当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制所述数学模型启 动半实物仿真模式，通过所述半实物仿真数据区收发数据。通过仿真模式变 量实现了仿真模型在全数字仿真和半实物仿真之间自由切换，提高了仿真效 率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换的方 法的流程图；

图2为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换 的方法的流程图；

图3为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换 的方法的流程图；

图4为本发明实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换系统 的结构框图；

图5为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换 系统的结构框图；

图6为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态切换 系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态 切换的方法，包括：

S101、生成仿真模式变量；

S102、判断所述仿真模式变量的类型；

S103、当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数学模型启动预先 生成的全数字仿真模式，通过预先生成的全数字仿真数据共享区收发数据；

S104、当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动预先 生成的半实物仿真模式，通过预先生成的半实物仿真数据区收发数据。

具体的，上述实施例的工作过程为：在仿真的过程中，当需要进行全数 字仿真与半实物仿真切换时，首先生成仿真模式变量，所述仿真模式变量根 据仿真需求生成，用于选择仿真模式。然后判断仿真变量的类型，当仿真模 式变量的类型为全数字仿真时，控制数学模型启动模型内预先生成的全数字 仿真模式，数学模型之间通过预先生成的全数字仿真数据共享区完成数据的 收发；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动模型内预 先生成的半实物仿真模式，数学模型与实物之间通过预先生成的半实物仿真 数据区完成数据的收发。通过仿真模式变量实现了仿真模型在全数字仿真和 半实物仿真之间的自由切换，提高了仿真效率。

如图2所示，为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真 动态切换的方法，包括：

S201、判断是否需要启动数学模型，若是，则进入步骤S202；

S202、控制所述数学模型处于启动状态；

S203、生成仿真模式变量；

S204、判断所述仿真模式变量的类型；

S205、当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制所述数学模型启动 预先生成的全数字仿真模式，通过预先生成的全数字仿真数据共享区收发数 据；

S206、当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动预先 生成的半实物仿真模式，通过预先生成的半实物仿真数据区收发数据。

具体的，上述实施例的工作过程为：在仿真的过程中，当需要进行全数 字仿真与半实物仿真切换时，首先判断是否需要启动当前的数学模型，即是 否需要当前的数学模型工作，例如，在半实物仿真过程中，会将实物模型替 代数学模型，将被替代的数学模型设置为停止状态，将与实物模型有数据交 互的数学模型设置为启动状态。当判断需要启动当前的数学模型时，控制数 学模型处于启动状态。然后生成仿真模式变量，所述仿真模式变量根据仿真 需求生成，用于选择仿真模式。然后判断仿真变量的类型，当仿真模式变量 的类型为全数字仿真时，控制数学模型启动预先生成的全数字仿真模式，数 学模型之间通过预先生成的全数字仿真数据共享区完成数据的收发；当仿真 模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动预先生成的半实物仿真 模式，数学模型与实物之间通过预先生成的半实物仿真数据区完成数据的收 发。通过仿真模式变量实现了仿真模型在全数字仿真和半实物仿真之间的自 由切换，并实现了数学模型工作状态的控制，提高了仿真效率。

如图3所示，为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真 动态切换的方法，包括：

S301、构建全数字仿真模型和半实物仿真模型；

S302、配置仿真模式变量区；

S303、配置控制接口；

S304、在共享内存中构建共享区；

S305、将共享区逻辑划分为全数字仿真数据共享区和半实物仿真数据共 享区；

S306、判断是否需要启动所述数学模型，若是，则进入步骤S307；

S307、控制所述数学模型处于启动状态；

S308、生成仿真模式变量；

S309、判断所述仿真模式变量的类型；

S310、当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数学模型启动全数 字仿真模式，通过全数字仿真数据共享区收发数据；

S311、当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动半实 物仿真模式；

S312、通过公共通信服务接口收发半实物仿真数据共享区数据和硬件接 口数据。

具体的，上述实施例的工作过程为：当需要进行全数字仿真与半实物仿 真切换时，首先根据仿真需求构建具有全数字仿真模型和半实物仿真模型的 数学模型，并在数学模型中配置仿真模式变量区和控制接口，其中，全数字 仿真模型用于实现全数字仿真，半实物仿真模型用于实现半实物仿真；仿真 模式变量区用于接收仿真模式变量，控制接口用于接收控制数学模型状态的 控制信号。

然后在共享内存中构建共享区，将共享区逻辑划分为全数字仿真数据共 享区和半实物仿真数据共享区；全数字仿真数据共享区用于全数字仿真时的 数据收发，半实物仿真数据共享区用于半实物仿真时的数据收发。

然后判断是否需要启动当前的数学模型，即是否需要当前的数学模型工 作，例如，在半实物仿真过程中，会将实物模型替代数学模型，将被替代的 数学模型设置为停止状态，将与实物模型有数据交互的数学模型设置为启动 状态。当判断需要启动当前的数学模型时，控制数学模型处于启动状态。

然后生成仿真模式变量，所述仿真模式变量根据仿真需求生成，用于选 择仿真模式。然后判断仿真变量的类型，当仿真模式变量的类型为全数字仿 真时，控制数学模型启动全数字仿真模型，数学模型之间通过全数字仿真数 据共享区完成数据的收发；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数 学模型启动半实物仿真模型，并通过公共通信服务接口在半实物仿真数据共 享区与实物硬件接口之间搭建桥梁，实现数学模型与实物之间的仿真通信。 公共通信服务接口包括两部分，一部分面向数学模型的变量数据收发接口， 一部分面向实物硬件接口的接口数据收发接口；公共通信服务接口负责路由、 管理模型变量数据与硬件接口数据的双向交互，同时保证了数据模型与硬件 接口的相互独立性。通过仿真模式变量实现了仿真模型在全数字仿真和半实 物仿真之间的自由切换，并实现了数学模型工作状态的控制，提高了仿真效 率。

如图4所示，为本发明实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真动态 切换系统，包括：第一生成模块41、第一判断模块42和第一控制模块43； 其中：

第一生成模块41：用于生成仿真模式变量；

第一判断模块42：用于判断仿真模式变量的类型；

第一控制模块43：用于当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数 学模型启动预先生成的全数字仿真模式，通过预先生成的全数字仿真数据共 享区收发数据；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动 预先生成的半实物仿真模式，通过预先生成的半实物仿真数据区收发数据。

具体的，上述实施例的工作原理为：在仿真的过程中，当需要进行全数 字仿真与半实物仿真切换时，首先通过第一生成模块41生成仿真模式变量， 所述仿真模式变量根据仿真需求生成，用于选择仿真模式。然后通过第一判 断模块42判断仿真变量的类型，当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，通 过第一控制模块43控制数学模型启动预先生成的全数字仿真模式，数学模型 之间通过预先生成的全数字仿真数据共享区完成数据的收发；当仿真模式变 量的类型为半实物仿真时，通过第一控制模块43控制数学模型启动预先生成 的半实物仿真模式，数学模型与实物之间通过预先生成的半实物仿真数据区 完成数据的收发。通过仿真模式变量实现了仿真模型在全数字仿真和半实物 仿真之间的自由切换，提高了仿真效率。

如图5所示，本发明的另一实施例还公开了一种全数字仿真与半实物仿 真动态切换系统，包括：第一生成模块51、第一判断模块52、第一控制模块 53、第二判断模块54和第二控制模块55；其中：

第二判断模块54：用于判断是否需要启动所述数学模型；

第二控制模块55：用于当需要启动数学模型时，控制数学模型处于启动 状态；

第一生成模块51：用于生成仿真模式变量；

第一判断模块52：用于判断仿真模式变量的类型；

第一控制模块53：用于当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数 学模型启动预先生成的全数字仿真模式，通过预先生成的全数字仿真数据共 享区收发数据；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动 预先生成的半实物仿真模式，通过预先生成的半实物仿真数据区收发数据。

具体的，上述实施例的工作原理为：在仿真的过程中，当需要进行全数 字仿真与半实物仿真切换时，首先通过第二判断模块54判断是否需要启动当 前的数学模型，即是否需要当前的数学模型工作，例如，在半实物仿真过程 中，会将实物模型替代数学模型，将被替代的数学模型设置为停止状态，将 与实物模型有数据交互的数学模型设置为启动状态。当第二判断模块54判断 需要启动当前的数学模型时，通过第二控制模块55控制数学模型处于启动状 态。然后通过第一生成模块51生成仿真模式变量，所述仿真模式变量根据仿 真需求生成，用于选择仿真模式。然后通过第一判断模块52判断仿真变量的 类型，当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，通过第一控制模块53控制数 学模型启动预先生成的全数字仿真模式，数学模型之间通过预先生成的全数 字仿真数据共享区完成数据的收发；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时， 通过第一控制模块53控制数学模型启动预先生成的半实物仿真模式，数学模 型与实物之间通过预先生成的半实物仿真数据区完成数据的收发。通过仿真 模式变量实现了仿真模型在全数字仿真和半实物仿真之间的自由切换，并实 现了数学模型工作状态的控制，提高了仿真效率。

如图6所示，为本发明另一实施例公开的一种全数字仿真与半实物仿真 动态切换系统，包括：第一生成模块61、第一判断模块62、第一控制模块63、 第二判断模块64、第二控制模块65、由第一构建模块661、第一配置模块662 和第二配置模块663构成的第二生成模块66，由第二构建模块671和逻辑划 分模块672构成的第三生成模块67，和公共通信服务接口68；其中：

第一构建模块661，用于构建全数字仿真模型和半实物仿真模型；

第一配置模块662，用于配置仿真模式变量区；

第二配置模块663，用于配置控制接口；

第二构建模块671，用于在共享内存中构建共享区；

逻辑划分模块672，用于将共享区逻辑划分为全数字仿真数据共享区和半 实物仿真数据共享区；

第二判断模块64：用于判断是否需要启动所述数学模型；

第二控制模块65：用于当需要启动数学模型时，控制数学模型处于启动 状态；

第一生成模块61：用于生成仿真模式变量；

第一判断模块62：用于判断仿真模式变量的类型；

第一控制模块63：用于当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，控制数 学模型启动全数字仿真模式，通过全数字仿真数据共享区收发数据；当仿真 模式变量的类型为半实物仿真时，控制数学模型启动半实物仿真模式；

公共通信服务接口68：用于收发半实物仿真数据共享区数据和硬件接口 数据。

具体的，上述实施例的工作原理为：当需要进行全数字仿真与半实物仿 真切换时，首先根据仿真需求通过第一构建模块661构建具有全数字仿真模 型和半实物仿真模型的数学模型，并在数学模型中通过第一配置模块662配 置仿真模式变量区，通过第二配置模块663配置控制接口，其中，全数字仿 真模型用于实现全数字仿真，半实物仿真模型用于实现半实物仿真；仿真模 式变量区用于接收仿真模式变量，控制接口用于接收控制数学模型状态的控 制信号。

然后通过第二构建模块671在共享内存中构建共享区，通过逻辑划分模 块672将共享区逻辑划分为全数字仿真数据共享区和半实物仿真数据共享区； 全数字仿真数据共享区用于全数字仿真时的数据收发，半实物仿真数据共享 区用于半实物仿真时的数据收发。

然后通过第二判断模块64判断是否需要启动当前的数学模型，即是否需 要当前的数学模型工作，例如，在半实物仿真过程中，会将实物模型替代数 学模型，将被替代的数学模型设置为停止状态，将与实物模型有数据交互的 数学模型设置为启动状态。当第二判断模块64判断需要启动当前的数学模型 时，通过第二控制模块65控制数学模型处于启动状态。

然后通过第一生成模块61生成仿真模式变量，所述仿真模式变量根据仿 真需求生成，用于选择仿真模式。然后通过第一判断模块62判断仿真变量的 类型，当仿真模式变量的类型为全数字仿真时，通过第一控制模块63控制数 学模型启动全数字仿真模型，数学模型之间通过全数字仿真数据共享区完成 数据的收发；当仿真模式变量的类型为半实物仿真时，通过第一控制模块63 控制数学模型启动半实物仿真模型，并通过公共通信服务接口68在半实物仿 真数据共享区与实物硬件接口之间搭建桥梁，实现数学模型与实物之间的仿 真通信。公共通信服务接口68包括两部分，一部分面向数学模型的变量数据 收发接口，一部分面向实物硬件接口的接口数据收发接口；公共通信服务接 口负责路由、管理模型变量数据与硬件接口数据的双向交互，同时保证了数 据模型与硬件接口的相互独立性。通过仿真模式变量实现了仿真模型在全数 字仿真和半实物仿真之间的自由切换，并实现了数学模型工作状态的控制， 提高了仿真效率。

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的 产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样 的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可 以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若 干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备 或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前 述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可 以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。