CN116243622A - 半物理仿真***及其仿真测试方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种半物理仿真***及其仿真测试方法,所述***包括:个人计算机、待测设备及与待测设备匹配的通用仿真接入设备;通用仿真接入设备包括光纤反射内存接口和多种***接口,***接口的种类与待测设备的接口需求匹配;个人计算机中包括实时仿真引擎和仿真模型软件,实时仿真引擎软件用于运行仿真模型软件并将仿真模型软件和待测设备的输入输出数据进行实时闭环集成,实现半物理仿真测试;个人计算机与通用仿真接入设备基于光纤反射内存网进行数据通信,通过通用仿真接入设备集成接口,降低了***成本及开发流程复杂度,提高了测试效率及***灵活性、扩展性;通过光纤反射内存网保证数据传输实时性,降低了现场布线的复杂性和距离要求。

Description

半物理仿真***及其仿真测试方法
技术领域
本申请涉及仿真测试技术领域,尤其涉及一种半物理仿真***及其仿真测试方法。
背景技术
针对复杂的工程***研发,需要大量的试验和研制经验的积累,其中半物理仿真技术便是重要的技术手段之一。半物理仿真能够大幅提高产品质量、降低研制风险、缩短研发周期、减少物理试验次数等,可应用于国防、能源、水利、工业等工程领域和非工程领域。
目前,图1是现有的半物理仿真***的结构示意图,如图1所示,现有的半物理仿真***主要采用上下位机架构,下位机采用市购的标准工控机箱、标准工控机控制器、各类标准板卡、调理适配箱等。这种半物理仿真***虽然具有较高的通用性和标准化程度,但硬件架构复杂,导致***成本过高,且软件开发和使用流程繁琐,降低了仿真测试的效率。同时,由于现有的半物理仿真***主要采用以太网或数据总线进行通信,并不能满足某些较远距离数据交互的实时性要求,导致进行多台实物产品或模拟设备分布式布置时仿真测试结果的准确性降低。
发明内容
本申请提供一种半物理仿真***及其仿真测试方法,以用于解决现有的半物理仿真方案成本高、测试效率及分布式布置时测试结果准确性低的问题。
本申请提供一种半物理仿真***,所述***包括:
基于x86或x64架构的个人计算机、待测设备及与所述待测设备匹配的通用仿真接入设备;
所述通用仿真接入设备包括光纤反射内存接口和多种***接口,各***接口包括对应的电气连接器和信号处理电路,所述信号处理电路中包括对应的信号处理软件,所述***接口的种类与待测设备的接口需求匹配;所述光纤反射内存接口用于和所述个人计算机进行实时数据交互;
所述个人计算机中包括实时仿真引擎软件和仿真模型软件,所述实时仿真引擎用于运行所述仿真模型软件并将所述仿真模型软件的输入输出数据、所述待测设备的输入输出数据进行实时地闭环集成,实现半物理仿真测试;
所述个人计算机与所述通用仿真接入设备基于光纤反射内存网进行数据通信。
根据本申请提供的一种半物理仿真***,所述数据接口的类型包括CAN、1553B、RS422、RS423、RS485、DIO、AIO和PWM。
根据本申请提供的一种半物理仿真***,所述个人计算机通过PCIe接口连接光纤反射内存卡,所述通用仿真接入设备还包括内置的用于光纤反射内存数据收发的数字电路和软件,所述光纤反射内存卡和所述通用仿真接入设备通过光纤反射内存交换机接入光纤反射内存网。
根据本申请提供的一种半物理仿真***,所述通用仿真接入设备还包括数据处理软件,所述数据处理软件用于将不同接口获取的数据进行相互交换。
根据本申请提供的一种半物理仿真***,在所述个人计算机包括PCIe接口的情况下,所述个人计算机通过所述PCIe接口连接所述光纤反射内存卡;在所述个人计算机不包括PCIe接口的情况下,所述个人计算机通过雷电接口连接PCIe扩展坞,并通过所述PCIe扩展坞连接所述光纤反射内存卡。
根据本申请提供的一种半物理仿真***,所述待测设备为产品实物或模拟设备。
根据本申请提供的一种半物理仿真***,所述个人计算机中还包括预先设置的仿***控软件。
本申请还提供一种半物理仿真***的仿真测试方法,所述方法包括:
配置仿真测试项目参数;
通过个人计算机中的仿***控软件启动实时仿真引擎;
通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件;
通过个人计算机中的仿***控软件记录测试结果。
根据本申请提供的一种半物理仿真***的仿真测试方法,在配置仿真测试项目参数之前,所述方法还包括:
基于实时仿真引擎的运行条件,对仿真模型软件代码进行编译操作,生成能被实时仿真引擎调用运行的仿真模型软件目标代码;
个人计算机中的实时仿真引擎软件调用所述仿真模型软件目标代码进行实时解算。
根据本申请提供的一种半物理仿真***的仿真测试方法,所述仿真测试项目参数包括仿真模型对应的仿真参数及待测设备对应的监控变量,相应的,所述通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件,具体包括:
基于仿真模型软件的计算结果向待测设备发送信息,同时接收待测设备返回的监控变量值作为仿真模型软件的计算输入。
本申请提供的半物理仿真***及其仿真测试方法,所述***包括:基于x86或x64架构的个人计算机、待测设备及与所述待测设备匹配的通用仿真接入设备;所述通用仿真接入设备包括光纤反射内存接口和多种***接口,各***接口包括对应的电气连接器和信号处理电路,所述信号处理电路中包括对应的信号处理软件,所述***接口的种类与待测设备的接口需求匹配;所述光纤反射内存接口用于和所述个人计算机进行实时数据交互;所述个人计算机中包括实时仿真引擎软件和仿真模型软件,所述实时仿真引擎用于运行所述仿真模型软件并将所述仿真模型软件的输入输出数据、所述待测设备的输入输出数据进行实时地闭环集成,实现半物理仿真测试;所述个人计算机与所述通用仿真接入设备基于光纤反射内存网进行数据通信,通过通用仿真接入设备对接口进行集成,简化了硬件架构复杂度,大大降低了***成本,同时也降低了软件开发和使用流程的繁琐程度,提高了仿真测试效率和仿真***的灵活性、扩展性;通过光纤反射内存网进行数据通信提高了数据传输的实时性,保证了测试结果的准确性,并降低了现场布线的复杂性和空间距离要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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是现有的半物理仿真***的结构示意图;
图2是本申请提供的半物理仿真***的结构示意图;
图3是本申请提供的半物理仿真***的仿真测试方法的流程示意图;
图4是本申请提供的仿真模型的搭建流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请中的附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
图2为本申请提供的半物理仿真***的结构示意图,如图2所示,所述***包括:
基于x86或x64架构的个人计算机、待测设备及与所述待测设备匹配的通用仿真接入设备;
所述通用仿真接入设备包括光纤反射内存接口和多种***接口,各***接口包括对应的电气连接器和信号处理电路,所述信号处理电路中包括对应的信号处理软件,所述***接口的种类与待测设备的接口需求匹配;所述光纤反射内存接口用于和所述个人计算机进行实时数据交互;
所述个人计算机中包括实时仿真引擎软件和仿真模型软件,所述实时仿真引擎用于运行所述仿真模型软件并将所述仿真模型软件的输入输出数据、所述待测设备的输入输出数据进行实时地闭环集成,实现半物理仿真测试;
所述个人计算机与所述通用仿真接入设备基于光纤反射内存网进行数据通信。
具体的,所述数据接口的类型包括CAN、1553B、RS422、RS423、RS485、DIO、AIO和PWM。本申请实施例的通用仿真接入设备支持针对待测设备的类型进行定制化开发,能够集成待测设备所属领域(例如飞行器领域、汽车领域等)的全部应用接口,基于此,在确定了待测设备之后,即可基于待测设备所属领域确定通用仿真接入设备对应的接口种类并进行集成。可以理解的是,不同领域对应的全部接口种类是可以预先确定的,因此,本申请实施例可以针对不同领域的仿真测试需求开发对应的通用仿真接入设备,即同一类型的通用仿真接入设备能够用于该领域内任意待测设备的仿真测试。相对于传统的通讯板卡配合调试适配箱的方式进行测试数据采集,本申请实施例的通用仿真接入设备大大简化了硬件架构复杂度,进而降低了***成本,同时也降低了软件开发和使用流程的繁琐程度,提高了仿真测试效率,基于所述通用仿真接入设备还可以提高仿真***的灵活性和扩展性。
进一步的,所述个人计算机通过PCIe接口连接光纤反射内存卡,所述通用仿真接入设备还包括内置的用于光纤反射内存数据收发的数字电路和软件,所述光纤反射内存卡和所述通用仿真接入设备通过光纤反射内存交换机接入光纤反射内存网。
本申请实施例通过光纤反射内存卡和光纤反射内存交换机组建数据通讯网络,以联通个人计算机与通用仿真接入设备,进而最大限度保证数据同步性,相对于现有的采用以太网或数据总线的通信方式能够在进行多台实物产品或模拟设备分布式布置时最大限度保证测试结果的准确性。同时也能降低现场布线的复杂性和空间距离要求。
所述通用仿真接入设备还包括数据处理软件,所述数据处理软件用于将不同接口获取的数据进行相互交换。基于此,能够保证通用仿真接入设备中不同接口获取的测试数据均能快速交换,保证了数据通信效率,同时通过***接口对应的信号处理电路和信号处理软件能够将接口获取的测试数据快速转换为光纤通信数据,并通过光纤反射内存接口、光纤反射内存交换机和光纤反射内存卡与个人计算机进行数据同步。
值得注意的是,由于本申请实施例采用个人计算机配合通用仿真接入设备的方式取代传统的上位机(即工控机)结合通讯板卡和调理适配箱的方式进行半物理仿真,打破了半物理仿真***的传统技术框架。因此会面临设备间适配的问题,具体的,在所述个人计算机包括PCIe接口的情况下,所述个人计算机通过所述PCIe接口连接所述光纤反射内存卡;在所述个人计算机不包括PCIe接口的情况下,所述个人计算机通过雷电接口连接PCIe扩展坞,并通过所述PCIe扩展坞连接所述光纤反射内存卡。基于此,能够保证个人计算机与通用仿真接入设备数据交互的稳定性。
本申请实施例采用基于x86或x64架构的普通个人计算机安装Linux实时操作***运行实时仿真引擎,作为仿真模型解算终端。所述个人计算机中还包括预先设置的仿***控软件,以使所述个人计算机兼顾上位机的功能,保证仿真测试功能的全面性。
可以理解的是,所述待测设备可以为产品实物,也可以为模拟设备,也可以为两者的组合,基于此,能够保证仿真测试能够覆盖不同的应用场景。
本申请实施例提供的半物理仿真***,所述***包括:基于x86或x64架构的个人计算机、待测设备及与所述待测设备匹配的通用仿真接入设备;所述通用仿真接入设备包括光纤反射内存接口和多种***接口,各***接口包括对应的电气连接器和信号处理电路,所述信号处理电路中包括对应的信号处理软件,所述***接口的种类与待测设备的接口需求匹配;所述光纤反射内存接口用于和所述个人计算机进行实时数据交互;所述个人计算机中包括实时仿真引擎软件和仿真模型软件,所述实时仿真引擎用于运行所述仿真模型软件并将所述仿真模型软件的输入输出数据、所述待测设备的输入输出数据进行实时地闭环集成,实现半物理仿真测试;所述个人计算机与所述通用仿真接入设备基于光纤反射内存网进行数据通信,通过通用仿真接入设备对接口进行集成,简化了硬件架构复杂度,大大降低了***成本,同时也降低了软件开发和使用流程的繁琐程度,提高了仿真测试效率和仿真***的灵活性、扩展性;通过光纤反射内存网进行数据通信提高了数据传输的实时性,保证了测试结果的准确性,并降低了现场布线的复杂性和空间距离要求。
图3是本申请提供的半物理仿真***的仿真测试方法的流程示意图,如图3所示,所述方法包括:
步骤101,配置仿真测试项目参数;
步骤102,通过个人计算机中的仿***控软件启动实时仿真引擎;
步骤103,通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件;
步骤104,通过个人计算机中的仿***控软件记录测试结果。
具体的,图4是本申请提供的仿真模型的搭建流程示意图,如图4所示,在配置仿真测试项目参数之前,所述方法还包括:
步骤201,基于实时仿真引擎的运行条件,对仿真模型软件代码进行编译操作,生成能被实时仿真引擎调用运行的仿真模型软件目标代码;
步骤202,个人计算机中的实时仿真引擎软件调用所述仿真模型软件目标代码进行实时解算。
所述仿真测试项目参数包括仿真模型对应的仿真参数及待测设备对应的监控变量,相应的,所述通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件,具体包括:
基于仿真模型软件的计算结果向待测设备发送信息,同时接收待测设备返回的监控变量值作为仿真模型软件的计算输入。
本申请实施例的个人计算机中还可以预先配置相应的仿真模型编译软件,基于此,用户(即负责仿真测试的相关研发人员)可以基于待测设备的仿真测试需求,确定目标虚拟对象,并基于实时仿真引擎的运行条件通过仿真模型编译软件进行仿真模型代码编译操作,以生成能被实时仿真引擎调用运行的仿真模型软件目标代码。可以理解的是,所述目标虚拟对象即进行待测设备的仿真测试需要模拟的真实设备,例如需要对第一火箭子级进行仿真测试时,可以生成第二火箭子级的仿真模型,并通过第二火箭子级的仿真模型对所述第一火箭子级进行仿真测试。至于仿真模型的具体编译方式为本领域的常规开发流程,本申请实施例在此不作详细说明。
生成所述仿真模型软件目标代码之后,即可通过个人计算机中的实时仿真引擎软件调用所述仿真模型软件目标代码进行实时解算。仿真模型软件设计完成之后,即可配置仿真测试项目参数并通过个人计算机中的仿***控软件启动仿真测试。可以理解的是,所述仿真测试项目参数包括仿真模型对应的仿真参数(即需要所述仿真模型输出以用于测试待测设备的模拟参数)及待测设备对应的监控变量(即待测设备测试过程中产生的运行参数)。相应的,所述通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件,具体包括:
基于仿真模型软件的计算结果向待测设备发送信息(包括仿真参数),同时接收待测设备返回的监控变量值作为仿真模型软件的计算输入。基于此,即可实现待测设备的完整测试。可以理解的是,所述仿真模型软件的计算结果及待测设备返回的监控变量值均是通过前述光纤反射内存网中的通用仿真接入设备进行转发,基于此,能够降低软件开发和使用流程的繁琐程度,提高仿真测试效率,同时提高数据传输的实时性。
本申请实施例提供的方法,通过配置仿真测试项目参数;通过个人计算机中的仿***控软件启动实时仿真引擎;通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件;通过个人计算机中的仿***控软件记录测试结果,能够通过通用仿真接入设备对接口进行集成,降低了软件开发和使用流程的繁琐程度,提高了仿真测试效率;通过光纤反射内存网进行数据通信提高了数据传输的实时性,保证了测试结果的准确性,并降低了现场布线的复杂性和空间距离要求。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半物理仿真***,其特征在于,所述***包括:
基于x86或x64架构的个人计算机、待测设备及与所述待测设备匹配的通用仿真接入设备;
所述通用仿真接入设备包括光纤反射内存接口和多种***接口,各***接口包括对应的电气连接器和信号处理电路,所述信号处理电路中包括对应的信号处理软件,所述***接口的种类与待测设备的接口需求匹配;所述光纤反射内存接口用于和所述个人计算机进行实时数据交互;
所述个人计算机中包括实时仿真引擎软件和仿真模型软件,所述实时仿真引擎用于运行所述仿真模型软件并将所述仿真模型软件的输入输出数据、所述待测设备的输入输出数据进行实时地闭环集成,实现半物理仿真测试;
所述个人计算机与所述通用仿真接入设备基于光纤反射内存网进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的半物理仿真***,其特征在于,所述***接口的种类包括CAN、1553B、RS422、RS423、RS485、DIO、AIO和PWM。
3.根据权利要求2所述的半物理仿真***,其特征在于,所述个人计算机通过PCIe接口连接光纤反射内存卡,所述通用仿真接入设备还包括内置的用于光纤反射内存数据收发的数字电路和软件,所述光纤反射内存卡和所述通用仿真接入设备通过光纤反射内存交换机接入光纤反射内存网。
4.根据权利要求3所述的半物理仿真***,其特征在于,所述通用仿真接入设备还包括数据处理软件,所述数据处理软件用于将不同接口获取的数据进行相互交换。
5.根据权利要求4所述的半物理仿真***,其特征在于,在所述个人计算机包括PCIe接口的情况下,所述个人计算机通过所述PCIe接口连接所述光纤反射内存卡;在所述个人计算机不包括PCIe接口的情况下,所述个人计算机通过雷电接口连接PCIe扩展坞,并通过所述PCIe扩展坞连接所述光纤反射内存卡。
6.根据权利要求5所述的半物理仿真***,其特征在于,所述待测设备为产品实物或模拟设备。
7.根据权利要求6所述的半物理仿真***,其特征在于,所述个人计算机中还包括预先设置的仿***控软件。
8.一种如权利要求7所述的半物理仿真***的仿真测试方法,其特征在于,所述方法包括:
配置仿真测试项目参数;
通过个人计算机中的仿***控软件启动实时仿真引擎;
通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件;
通过个人计算机中的仿***控软件记录测试结果。
9.根据权利要求8所述的半物理仿真***的仿真测试方法,其特征在于,在配置仿真测试项目参数之前,所述方法还包括:
基于实时仿真引擎的运行条件,对仿真模型软件代码进行编译操作,生成能被实时仿真引擎调用运行的仿真模型软件目标代码;
个人计算机中的实时仿真引擎软件调用所述仿真模型软件目标代码进行实时解算。
10.根据权利要求9所述的半物理仿真***的仿真测试方法,其特征在于,所述仿真测试项目参数包括仿真模型对应的仿真参数及待测设备对应的监控变量,相应的,所述通过个人计算机中的实时仿真引擎运行仿真模型软件,具体包括:
基于仿真模型软件的计算结果向待测设备发送信息,同时接收待测设备返回的监控变量值作为仿真模型软件的计算输入。
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