CN113238743B - 一种模拟训练***虚实混合控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟训练***虚实混合控制方法，涉及虚实混合控制技术领域，目的在于提高构建模拟训练***时核心控制***及接口开发的高效性和便捷性。主要步骤为对模拟训练***中各对象进行原理上的层次及参数化分析；分析总体功能和模块功能以及建模需求；快速建模和实现功能逻辑；基于模拟训练场景的外接设备进行需求分析；对外接设备接口和交互需求进行分析；虚拟接口的快速开发与实现。本发明公开的内容实现了易用和高效的虚实混合控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种模拟训练***虚实混合控制方法。
背景技术
现代高端装备的技术复杂度越来越高，***部件及其交互关系越来越复杂。针对高端装备的工作原理教学和模拟训练场景的需求场景越来越复杂，针对这类场景的模拟训练设备需要兼容的外部设备也越来越多样，要求的性能越来越苛刻，同时用户要求的交付周期却越来越短。随着计算机和数字建模技术、AR和VR智能虚拟现实技术、人工智能技术的快速发展，针对各种复杂装备的***工程建模技术越来越成熟。模拟训练***有必要使用这些先进技术，在尽可能地将实物设备数字化和虚拟化以降低教学成本的同时，保留必要的实物设备，例如设备操纵装置、控制面板等，以提高人机交互体验。
构建一套高性能的模拟训练***，可能需要使用通用接口建模技术、虚拟仪器仪表技术、基于SoC的片上数据采集和控制技术、基于FM I的模型间数据交互和集成技术、高速数据总线技术、多核并行仿真技术、图形化建模、代码自动生成等。***复杂度极高，涉及的技术领域广、专业范围多样。本发明提出的模拟训练***虚实混合控制构架及其方法，是在上述技术基础上，通过构建“控制内核+虚拟接口适配模块”的方式，实现能够兼容全数字、半物理、实物外接部件，并且支持插拔式扩展的模拟训练***控制内核实现方法。使用该技术实现方法，将大大提高模拟训练***的通用化水平，降低***开发的复杂度，提高***开发的效率，为实现“模拟训练***框架”+“培训教案客户化定制”的实践路线奠定了坚实的基础。
如何在模拟训练***中集成和统一虚拟/现实的***部件功能，实现各组成部分的统一协调和控制，达到虚实混合的目的将非常重要。
发明内容
本发明公开了一种模拟训练***虚实混合控制方法，目的在于提高构建模拟训练设备时核心控制***开发的高效性和便捷性。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种模拟训练***虚实混合控制方法，包括以下步骤：
步骤010：对原理对象进行层次及参数化分析；
步骤020：分析总体功能和模块功能以及建模需求；
步骤030：快速建模和实现功能逻辑；
步骤040：基于模拟训练场景的外接设备进行需求分析；
步骤050：对外接设备接口和交互需求进行分析；
步骤060：虚拟接口的快速开发与实现。
优选地，所述步骤010包括以下步骤：
步骤011：根据模拟训练场景和用户需求，确定模拟训练***的模拟对象；
步骤012：针对模拟对象进行组成层次分析，针对每个对象进行参数化分析，明确特征参数、性能指标参数和其它技/战术指标参数；
步骤013：参数汇总，形成规范化表格。
优选地，所述步骤020包括以下步骤：
步骤021：对每个对象/子对象进行功能描述，并进行条目化的建模需求；
步骤022：采用用户故事的描述和开发方法明确建模需求；
步骤023：进行对象间的交互需求分析，明确交互需求和接口。
优选地，所述步骤030包括以下步骤：
步骤031：基于图形化建模工具完成对象模型的快速建模，实现对象的功能和业务逻辑；
步骤032：进行对象功能和交互接口的动态智能匹配，形成***核心控制模型。
优选地，所述步骤040包括以下步骤：
步骤041：针对对象层次分类，抽取形成外接设备外接设备清单，包含虚拟的，也包含实物的；
步骤042：明确各外接设备的数据交互需求，形成接口控制文件，即为ICD文件。
优选地，所述步骤050包括以下步骤：
步骤051：基于虚拟接口模型架构，采用匹配度分析的方式，找到虚拟接口模型架构中的部件接口样式库中相似度最高的样本；
步骤052：使用ICD图形化编辑工具，对选取的样本进行快速编辑，形成***兼容的xml格式的标准ICD文件。
优选地，所述步骤060包括以下步骤：
步骤061：完成外接设备注册和权限配置；
步骤062：完成***核心控制模型和外部接口适配，完成控制核心和虚拟接口的模拟训练环境快速构建。
优选地，所述匹配度分析基于虚拟接口模型架构，包括以下步骤：
步骤110：解析接口描述文件；
步骤120：判断是否在虚拟接口模型架构的***部件接口样式库中检索到接口注册信息，若是则在部件接口样式库中直接进行检索编辑，然后跳至步骤150；若否则对接口描述文件中的参数进行统计和分析，然后进行步骤130；
步骤130：判断与***部件接口样式库中数据的匹配度，匹配度是(通过相似度参数来表征，通过对接口参数名称、数量和数据类型进行相关性计算得到)，若***部件接口样式库中存在匹配度高于阈值的部件接口，则进入步骤150；若不存在则进入步骤140；
步骤140：整理匹配度检索结果并排序，取相似度最高的部件接口；
步骤150：根据实际对接口进行修正和定义；
步骤160：进行接口注册。
优选地，在所述步骤150后，对***部件接口样式库进行更新。
本发明的核心内容是提出了一种适用于模拟训练***和其他类似***的控制内核与虚拟接口组合的技术实现方案，提高了构建模拟训练设备或其他具备类似特征的***设备时核心控制***开发的高效性和便捷性；本发明的步骤容易实现，步骤不繁杂；同时还能在工作的过程中对部件接口样式库进行更新，提高兼容性和扩展能力；同时各步骤间容易依据彼此完成情况互相调整，具有较高的协调性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是实施例1的接口修正和定义模块相似度分析的方法流程图；
图3是实施例2的虚拟接口模型架构的结构示意图；
图4是实施例2的虚拟接口适配模块的结构示意图；
具体实施方式
本发明公开了一种模拟训练***虚实混合控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤010：对原理对象进行层次及参数化分析；
步骤020：分析总体功能和模块功能以及建模需求；
步骤030：快速建模和实现功能逻辑；
步骤040：基于模拟训练场景的外接设备进行需求分析；
步骤050：对外接设备接口和交互需求进行分析；
步骤060：虚拟接口的快速开发与实现。
其中，步骤010可以包括以下步骤：
步骤011：根据模拟训练场景和用户需求，确定模拟训练***的模拟对象；
步骤012：针对模拟对象进行组成层次分析，针对每个对象进行参数化分析，明确特征参数、性能指标参数和其它技/战术指标参数；
步骤013：参数汇总，形成规范化表格。
其次，步骤020优选包括以下步骤：
步骤021：对每个对象/子对象进行功能描述，并进行条目化的建模需求；
步骤022：采用用户故事的描述和开发方法明确建模需求；
步骤023：进行对象间的交互需求分析，明确交互需求和接口。
进一步地，步骤030包括以下步骤：
步骤031：基于图形化建模工具完成对象模型的快速建模，实现对象的功能和业务逻辑；
步骤032：进行对象功能和交互接口的动态智能匹配，形成***核心控制模型。
同时，步骤040可以包括以下步骤：
步骤041：针对对象层次分类，抽取形成虚拟外接设备和实物外接设备的清单；
步骤042：明确各外接设备的数据交互需求，形成接口控制文件。
优选地，步骤050包括以下步骤：
步骤051：基于虚拟接口模型架构，采用匹配度分析的方式，找到虚拟接口模型架构中的部件接口样式库中相似度最高的样本；
步骤052：使用ICD图形化编辑工具，对选取的样本进行快速编辑，形成***兼容的xml格式的标准ICD文件。
最后，作为优选方案，步骤060包括以下步骤：
步骤061：完成外接设备注册和权限配置；
步骤062：完成***核心控制模型和外部接口适配，完成控制核心和虚拟接口的模拟训练环境快速构建。
实施例1
如图2所示，接口修正和定义模块相似度分析基于虚拟接口模型架构，包括以下步骤：
步骤110：解析接口描述文件；
步骤120：判断是否在虚拟接口模型架构的***部件接口样式库中检索到接口注册信息，若是则在部件接口样式库中直接进行检索编辑，然后跳至步骤150；若否则对接口描述文件中的参数进行统计和分析，然后进行步骤130；
步骤130：判断与***部件接口样式库中数据的匹配度，匹配度是通过相似度参数来表征，通过对接口参数名称、数量和数据类型进行相关性计算得到，若***部件接口样式库中存在匹配度高于阈值的部件接口，则进入步骤150；若不存在则进入步骤140；
步骤140：整理匹配度检索结果并排序，取相似度最高的部件接口；
步骤150：根据实际对接口进行修正和定义；
步骤160：进行接口注册。
还可以在接口修正和定义模块步骤150后，对***部件接口样式库进行更新。
综上，本实施例中，匹配度分析主要是基于部件接口样式库，若不存在匹配的接口文件，则从部件接口样式库中选取相似度足够高的进行匹配，并且进行接口注册以使用。同时还可以将新的接口文件更新至部件接口样式库，随着使用扩大部件接口样式库中的数据，提高兼容性。
实施例2
本发明的实现基于虚拟接口模型架构，本实施例提供一种虚拟接口模型架构，其结构如下：
如图3所示，包括控制内核、部件注册与权限管理模块、虚拟接口适配模块和外接部件；控制内核、接口注册与权限管理模块和外接部件分别连接到虚拟接口适配模块；外部接件提供接口描述文件给虚拟接口适配模块；虚拟接口适配模块向控制内核发出配置文件，控制内核向部件注册与权限管理模块发出部件注册信息完成部件注册；部件注册与权限管理模块为虚拟接口适配模块生成权限描述文件，虚拟接口适配模块读取权限描述文件并生成权限列表。
需要特别说明的是，如图4所示，虚拟接口适配模块包括接口描述文件解析模块、接口匹配度分析模块、接口修正和定义模块、配置文件重构模块和***部件接口样式库；***部件接口样式库的一个端口和接口描述文件解析模块的一个端口分别连接到接口匹配度分析模块的两个端口；接口匹配度分析模块的第三个端口和***部件接口样式库的第二个端口分别连接到接口修正和定义模块的两个端口，接口修正和定义模块的第三个端口连接到配置文件重构模块的一个端口；配置文件重构模块的另一个端口连接到***部件接口样式库的第三个端口；接口修正和定义模块用于连接部件注册与权限管理模块；配置文件重构模块用于连接控制内核；接口描述文件解析模块用于连接虚拟接口适配模块。
Claims (7)
1.一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤010：对模拟对象进行层次及参数化分析；
步骤020：分析总体功能和模块功能以及建模需求；
步骤030：快速建模和实现功能逻辑；
步骤040：基于模拟训练场景对外接设备的接入需求进行分析；
步骤050：对外接设备与***的交互需求进行分析；
步骤060：虚拟接口的快速开发与实现；
所述步骤030包括以下步骤：
步骤031：基于图形化建模工具完成对象模型的快速建模，实现对象的功能和业务逻辑；
步骤032：进行对象功能和交互接口的动态智能匹配，形成***核心控制模型；
所述步骤060包括以下步骤：
步骤061：完成外接设备注册和权限配置；
步骤062：完成***核心控制模型和外部接口适配，完成控制核心和虚拟接口的模拟训练环境快速构建。
2.根据权利要求1所述的一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于，所述步骤010包括以下步骤：
步骤011：根据模拟训练场景和用户需求，确定模拟训练***的模拟对象；
步骤012：针对模拟对象进行组成层次分析，针对每个对象进行参数化分析，明确特征参数、性能指标参数和其它技/战术指标参数；
步骤013：参数汇总，形成规范化表格。
3.根据权利要求1所述的一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于，所述步骤020包括以下步骤：
步骤021：对每个对象/子对象进行功能描述，并进行条目化的建模需求；
步骤022：采用用户故事的描述和开发方法明确建模需求；
步骤023：进行对象间的交互需求分析，明确交互需求和接口。
4.根据权利要求1所述的一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于，所述步骤040包括以下步骤：
步骤041：针对对象层次分类，抽取形成外接设备的设备清单，包含虚拟的，也包含实物的；
步骤042：明确各外接设备的数据交互需求，形成接口控制文件，即ICD文件。
5.根据权利要求1所述的一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于，所述步骤050包括以下步骤：
步骤051：基于虚拟接口模型架构，采用相似度分析的方式，找到虚拟接口模型架构中的部件接口样式库中相似度最高的样本；
步骤052：使用ICD图形化编辑工具，对选取的样本进行编辑，形成***兼容的xml格式的标准ICD文件。
6.根据权利要求5所述的一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于，所述相似度分析基于虚拟接口模型架构，包括以下步骤：
步骤110：解析接口描述文件；
步骤120：判断是否在虚拟接口模型架构的***部件接口样式库中检索到接口注册信息，若是则在部件接口样式库中直接进行检索编辑，然后跳至步骤150；若否则对接口描述文件中的参数进行统计和分析，然后进行步骤130；
步骤130：判断与***部件接口样式库中数据的匹配度，匹配度是通过相似度参数来表征，通过对接口参数名称、数量和数据类型进行相关性计算得到，若***部件接口样式库中存在匹配度高于阈值的部件接口，则进入步骤150；若不存在则进入步骤140；
步骤140：整理匹配度检索结果并排序，取相似度最高的部件接口；
步骤150：根据实际对接口进行修正和定义；
步骤160：进行接口注册。
7.根据权利要求6所述的一种模拟训练***虚实混合控制方法，其特征在于：在所述步骤150后，对***部件接口样式库进行更新。
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