王航+陳勇+宋旭民+丁國振
摘 要: 為了研究大型復雜系統(tǒng)仿真平臺的信息交互問題,首先針對空間平臺仿真試驗床的信息交互技術做了需求分析,通過分析,采用基于數(shù)據(jù)分發(fā)服務(DDS)規(guī)范對空間平臺仿真試驗床的信息交互技術進行了研究。建立了空間平臺仿真試驗床的信息交互系統(tǒng)體系結構,并且構造了它的全局數(shù)據(jù)空間,最終對信息交互的流程進行了規(guī)范?;谠摲椒ǖ姆抡嬖囼灤簿哂懈弑憬菪?、易集成性、高可靠性等特點,為整個仿真試驗床的運行和開發(fā)打下了良好的基礎。
關鍵詞: DDS; 仿真試驗床; 信息交互技術; 發(fā)布/訂閱
中圖分類號: TN911?34 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2014)20?0007?04
Research on information?exchange technology for space simulative test?bed based on DDS
WANG Hang1, CHEN Yong2, SONG Xu?min2 , DING Guo?zhen1
(1. Department of Graduate Management, Equipment Academy of PLA, Beijing 101416, China;
2. Department of Space Command, Equipment Academy of PLA, Beijing 101416, China)
Abstract: In order to research the problem existing in information exchange for simulation platform of large?scale complex systems, the requirement analysis of information?exchange technology for simulative test?bed on space platform is conducted in this paper. The research on information?exchange technology for simulative test?bed on space platform was carried out based on specification for data distribution service (DDS). An architecture of information?exchange technology for simulative test?bed on space platform was established and its global data space was constructed. The process of information exchange was specified. Based on this method, the simulation test?bed has the features of high convenience, easy integration and high reliability. A foundation was made for running and developmentof the simulative test?bed on space platform.
Keywords: DDS; simulative test?bed; information?exchange technology; distribution/subscription
0 引 言
空間平臺仿真試驗床是一個集成空間平臺各個功能組件的復雜仿真體系結構。它能快速地對復雜的空間平臺系統(tǒng)進行建模和仿真。信息交互技術是保證空間平臺仿真試驗床運行的重要技術。仿真試驗床要求將各試驗應用產生的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上進行實時傳輸,根據(jù)試驗應用對數(shù)據(jù)需求的不同,將數(shù)據(jù)按照各自的來源和目的地進行傳遞,有效解決服務器瓶頸和單點失效的問題,實現(xiàn)試驗應用和底層支撐服務之間的數(shù)據(jù)雙向傳遞,同時使消息傳遞的異步通信,可靠性得到保證。
目前大多數(shù)流行的信息交互中間件已經(jīng)能提供良好的開發(fā)平臺和通信支持,但由于缺乏合適的系統(tǒng)控制接口和應用級服務質量(QoS)的有效支持,并不能很地的解決通信的實時性、快捷性和靈活性問題。而數(shù)據(jù)分發(fā)服務(DDS)能夠為實時系統(tǒng)應用開發(fā)提供高級抽象接口、能有效合理地控制部署系統(tǒng)所需的QoS策略來滿足實時應用需求。DDS中間件是一種輕便的、能夠提供實時信息傳送的中間件技術,它可以很好地配置和利用系統(tǒng)資源,協(xié)調可預測性與執(zhí)行效率之間的平衡,具有實時性、松耦合性動態(tài)性、靈活性等優(yōu)點。本文通過對DDS理論的研究,提出了基于DDS的空間平臺仿真試驗床信息交互管理系統(tǒng)的體系結構和信息交互流程。滿足了空間平臺仿真試驗床對信息交互的實時性、可靠性、高效性等要求。
1 空間平臺仿真試驗床信息交互需求分析
空間平臺仿真試驗床是一個大型復雜的仿真平臺。它集需求分析、組件集成、應用仿真等功能與一體,結構非常復雜,因此對信息交互技術的需求也比較多。具體有如下幾點:
(1) 不同類別信息交互的能力。空間平臺仿真試驗床集成了各種不同類別的仿真成員,包含實物仿真成員和半實物仿真成員等,這些仿真成員之間傳遞的信息類別不同,這就需要仿真試驗床的信息交互技術能夠完成不同類別信息的交互需求。
(2) 能夠傳遞大量數(shù)據(jù)的能力??臻g平臺仿真試驗床結構復雜,有大量的仿真成員,涉及到大量的數(shù)據(jù)信息。例如:空間平臺的軌道運行信息、載荷狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息、控制指令信息等。這些大量數(shù)據(jù)需要快頻率的進行交互,對試驗床的信息交互能力的要求非常高。
(3) 信息交互的優(yōu)先級能力。空間平臺仿真試驗床在仿真試驗時,各信息都有著不同的緊急程度和重要程度,對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求也不一樣,這就需要仿真試驗床的信息交互能夠根據(jù)信息的優(yōu)先級,有序的進行信息的傳輸。
(4) 對數(shù)據(jù)歷史進行記錄的能力。試驗床運行時會產生大量歷史數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)對之后的驗證分析、效能評估等有著重要作用,因此需要對收發(fā)的信息進行保存。
2 DDS相關理論
2.1 DDS結構模型
DDS規(guī)范是滿足實時性要求、實現(xiàn)訂閱/發(fā)布通信模式的標準,它是由對象管理組織(OMG)制定的。該規(guī)范對分布式實時系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)布、傳遞和接收的接口和行為進行了標準化[1]。DDS結構框架分為兩層,分別是數(shù)據(jù)本地重構層DLRL和以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布/訂閱層DCPS[2]。其中DCPS層是DDS的核心和基礎,負責數(shù)據(jù)的傳輸以及相關服務質量的控制保證等[3]。DLRL層是建立在DCPS層之上的一個可選層,能夠將服務進行抽象,并與底層服務建立映射關系。這里對DDS的DCPS層進行研究。DCPS層的結構模型如圖1所示[4]。
圖1 DDS結構框圖
該模型主要包括數(shù)據(jù)對象(Inforepo)、發(fā)布者(Publisher)、訂閱者(Subscriber)、數(shù)據(jù)寫入者(DataWriter)和數(shù)據(jù)讀出者(DataReader)等5個參與者(其中前三個是系統(tǒng)的主要參與者;數(shù)據(jù)寫入者是由發(fā)布者創(chuàng)立,一個發(fā)布者可以創(chuàng)立多個數(shù)據(jù)寫入者;數(shù)據(jù)讀出者是有訂閱者創(chuàng)立,一個訂閱者可以創(chuàng)立多個數(shù)據(jù)讀出者)。發(fā)布者向信息庫發(fā)送主題信息,訂閱者向信息庫發(fā)送它所感興趣的訂閱主題信息,信息庫匹配發(fā)布主題信息和訂閱主題信息,并且制定相關的QoS策略,然后發(fā)布者將相應的數(shù)據(jù)發(fā)送給對應的訂閱者[5]。
2.2 DDS信息交互特點
DDS它是以數(shù)據(jù)為中心進行數(shù)據(jù)分發(fā)的。其中QoS參數(shù)用來表述并將資源狀況、對資源的期待程度、網(wǎng)絡狀況等,這大大的增強了通信的靈活性和實時性。它大大簡化了分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)布效率,為實時環(huán)境下以數(shù)據(jù)為中心的分布式應用提供高效、有用的通信服務[6]。它主要有如下特點:
(1) 引入全局數(shù)據(jù)空間的概念,通過全局數(shù)據(jù)空間上的“主題”模式進行消息之間的傳輸,實現(xiàn)了一對多的連接。只要發(fā)布者和訂閱者形成關聯(lián),就不需要再進行尋址過程,傳輸過程也不需要中心服務器等其他媒介。這樣就大大的提高了信息的傳輸效率和傳遞大量數(shù)據(jù)的能力。
(2) 引入了QoS策略,通過對消息提供QoS服務,能夠根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸控制要求(如優(yōu)先級等)進行傳遞,大大提高了消息傳遞的質量,從而提高了這個系統(tǒng)的可靠性。
(3) 擁有高效的動態(tài)配置能力。它根據(jù)系統(tǒng)的需要能夠實時的增加新的主題消息或者刪除主題消息,從而隨時適應仿真系統(tǒng)的規(guī)模。
(4) 具備共享數(shù)據(jù)能力,無需考慮數(shù)據(jù)發(fā)布者和使用者實際的物理地址和組織結構中的位置。
3 空間平臺仿真試驗床信息交互的關鍵技術
3.1 仿真試驗床信息交互系統(tǒng)體系結構
基于上節(jié)對DDS技術的特點分析,可知運用DDS技術能夠滿足空間平臺仿真試驗床對信息交互能力的需求。因此本文將采用DDS技術用于空間平臺仿真試驗床的信息交互??臻g平臺仿真試驗床信息管理體系架構如圖2所示。由圖2可知系統(tǒng)架構主要分為三個層次:信息管理監(jiān)控層,DDS信息交互層和信息控制層。每個層次之間都有著不同的作用。
(1) 實時信息層。實時信息層主要包含了數(shù)據(jù)庫和各個仿真節(jié)點。各仿真節(jié)點主要是空間平臺仿真試驗床中主要的仿真成員。它主要包括空間環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、空間平臺動力控制節(jié)點、載荷控制節(jié)點、目標觀測節(jié)點等。它可以根據(jù)空間平臺功能的擴展,隨時添加進來相應的仿真節(jié)點。數(shù)據(jù)庫中存儲了大量的仿真需要用到的各種數(shù)據(jù)和模型。仿真開始時,它會把信息以主題的模式發(fā)送給信息交互層,然后再由信息交互層按照DDS規(guī)范把信息發(fā)送給各個仿真節(jié)點,從而使仿真順利運行。同時數(shù)據(jù)庫會存儲仿真時產生的數(shù)據(jù),隨時準備下一次數(shù)據(jù)傳輸,這樣就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時交互和非實時交互。
圖2 基于DDS的仿真試驗床信息管理體系架構示意圖
(2) 信息控制層。信息控制層是通過接收到的各種仿真實時信息,決策產生出控制指令,并且發(fā)出控制指令,從而對整個仿真進行控制。它主要由仿真控制臺和仿真決策支持服務器組成。仿真決策支持服務器主要是通過訂閱接收DDS信息交互層傳來的各種仿真數(shù)據(jù),并且進行分析作出輔助控制決策再將決策控制信息通過DDS發(fā)送給仿真控制臺;仿真控制臺是與人進行交互的系統(tǒng),它同樣接收各仿真節(jié)點的實時數(shù)據(jù),和輔助控制決策,操作人員對它們進行分析,發(fā)出控制指令,從而隨時調整和控制整個仿真的運行。
(3) DDS信息交互層。DDS信息交互層主要利用全局數(shù)據(jù)空間和信息傳輸網(wǎng)絡,對各個系統(tǒng)進行整合,提供了仿真試驗床統(tǒng)一的信息交互平臺。平臺管理整個仿真試驗床的各個仿真節(jié)點,并且以發(fā)布/訂閱主題的方式來獲取各仿真節(jié)點的信息和發(fā)送其他各節(jié)點所需的信息。在整個信息收發(fā)的過程中,它不需要考慮接口協(xié)議、收發(fā)地址等限制條件,實現(xiàn)了硬件與軟件的分離以及信息的應用與交互的分離。
這種基于DDS的仿真試驗床信息管理體系架構可以根據(jù)空間平臺的功能擴展隨時接入相應的系統(tǒng)組件和仿真節(jié)點,這大大增強了仿真試驗床的可擴展性。
3.2 全局數(shù)據(jù)空間
全局數(shù)據(jù)空間(Global Data Space,GDS)是數(shù)據(jù)分發(fā)模型的核心,仿真試驗床利用GDS實現(xiàn)公共數(shù)據(jù)總線的管理和驅動。分發(fā)模型中消息主題的管理和匹配、發(fā)布者和訂閱者連接時間通知、基于主題的消息交換等功能都是基于GDS完成的。根據(jù)信息交互的需求,它主要由四個部分組成:發(fā)布登記表,訂閱登記表,發(fā)布數(shù)據(jù)緩沖區(qū)間和接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)間。
發(fā)布/訂閱登記表主要負責記錄所有發(fā)布/訂閱消息的主題(如表1所示就是空間平臺仿真試驗床各設備的發(fā)布/訂閱主題表),發(fā)布者/訂閱者的地址和該類信息的主要特征如數(shù)據(jù)可靠性,優(yōu)先級,有效期等,發(fā)布/訂閱登記表實時更新。發(fā)布數(shù)據(jù)緩沖區(qū)負責保存發(fā)布者需要保存的發(fā)送數(shù)據(jù),即使發(fā)布的消息在有效期內仍保留一段時間,從而支持訂閱者在這段時間內能夠索取到相應的數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)主要是用于給訂閱者緩沖其已經(jīng)接收了的卻沒有來的及處理的信息。這樣就能很好的滿足部分數(shù)據(jù)對優(yōu)先級的要求。
表1 空間平臺仿真試驗床設備信息發(fā)布/訂閱主題表
3.3 空間平臺仿真試驗床交互流程
圖3可以直觀的表示仿真試驗床各系統(tǒng)的發(fā)布/訂閱的信息交互情況。
由于空間平臺的結構非常復雜,仿真試驗床的仿真節(jié)點比較多。本文只簡單的列舉相對比較主要的各仿真節(jié)點傳輸信息。各仿真節(jié)點主要包括空間環(huán)境節(jié)點、飛行動力系統(tǒng)節(jié)點,載荷控制節(jié)點,姿態(tài)調整控制節(jié)點等。它們之間所涉及到的信息很多,這里主要包括平臺與載荷的飛行狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息、控制指令等。
根據(jù)圖3:仿真開始時數(shù)據(jù)庫發(fā)布初始模型和數(shù)據(jù)信息主題,各個仿真節(jié)點通過訂閱相應的主題接收到數(shù)據(jù)后開始運行;仿真運行后,各個仿真節(jié)點會產生實時數(shù)據(jù),并且向GDS發(fā)布相關信息的主題;支持決策服務器和仿真控制臺將訂閱空間平臺及載荷的狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息等相關信息主題,其中支持決策系統(tǒng)會通過訂閱的主題信息,產生操控輔助決策信息,并進行綜合集成顯示,控制臺同時訂閱了操控決策信息的主題,然后再綜合產生決策控制指令??刂婆_產生的平臺和載荷控制指令通過主題的形式發(fā)布到GDS,再被各個仿真節(jié)點訂閱,從而實現(xiàn)對各仿真節(jié)點的控制。
圖3 空間平臺仿真試驗床信息訂閱/發(fā)布示意圖
4 基于DDS的仿真試驗床信息管理系統(tǒng)的優(yōu)點
基于DDS的空間平臺仿真試驗床信息管理系統(tǒng)主要具有如下優(yōu)點:
(1) 提高信息交互的便捷性。仿真試驗床的各個設備節(jié)點只需要根據(jù)發(fā)布者的主題就可以隨時訂閱自己需要的信息,而不用去管信息發(fā)布者是哪種設備,這大大地提升了信息交互的效率。
(2) 利于系統(tǒng)集成的組件化?;贒DS的空間仿真試驗床信息管理系統(tǒng)中的信息交互與設備硬件,軟件應用,仿真成員的實體半實體無關,各設備之間只通過信息的交互進行控制和管理,實現(xiàn)了軟件硬件的分離??臻g平臺需要擴充相應功能只需要研制相關方面的軟件,然后把這些軟件加載到相應的設備上即可。這樣就大大提高了空間平臺仿真試驗床的可集成性和可擴展性。
(3) 利于提高數(shù)據(jù)交換的松耦合性?;贒DS的信息交互技術提供了一種基于主題的數(shù)據(jù)交互方式,減少了數(shù)據(jù)發(fā)送者與接收者之間的相互依賴,不需要考慮信息傳輸網(wǎng)絡、對端通信設備地址的條件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的應用和傳輸?shù)姆蛛x,設備之間沒有直接的關聯(lián)。單點失效并不會影響整個系統(tǒng)的其他功能,從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
(4) 利于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。基于DDS的仿真試驗床信息交互技術為應用軟件提供了多種QoS保障,能夠更好的滿足系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸需求。
(5) 利于提高信息交互的可監(jiān)視性?;贒DS的仿真試驗床信息交互技術為仿真試驗的數(shù)據(jù)交換制定了規(guī)范,打破了傳統(tǒng)的點對點的封閉式通信,為重要數(shù)據(jù)的監(jiān)視、跟蹤等需求提供了手段。
5 結 語
本文基于DDS技術理論對空間平臺仿真試驗床信息交互的技術進行了研究?;贒DS的空間平臺仿真試驗床信息交互技術能夠快捷有效的對數(shù)據(jù)進行分發(fā);它提供的各種QoS策略能夠有效的保證系統(tǒng)的可靠性、實時性和靈活性,從而有效的解決實時分布式條件下的空間平臺仿真通信問題。它能夠保證系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)控制和通信透明,可為空間平臺仿真試驗床的運行、開發(fā)和組建集成提供了重要的保障。
參考文獻
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發(fā)布/訂閱登記表主要負責記錄所有發(fā)布/訂閱消息的主題(如表1所示就是空間平臺仿真試驗床各設備的發(fā)布/訂閱主題表),發(fā)布者/訂閱者的地址和該類信息的主要特征如數(shù)據(jù)可靠性,優(yōu)先級,有效期等,發(fā)布/訂閱登記表實時更新。發(fā)布數(shù)據(jù)緩沖區(qū)負責保存發(fā)布者需要保存的發(fā)送數(shù)據(jù),即使發(fā)布的消息在有效期內仍保留一段時間,從而支持訂閱者在這段時間內能夠索取到相應的數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)主要是用于給訂閱者緩沖其已經(jīng)接收了的卻沒有來的及處理的信息。這樣就能很好的滿足部分數(shù)據(jù)對優(yōu)先級的要求。
表1 空間平臺仿真試驗床設備信息發(fā)布/訂閱主題表
3.3 空間平臺仿真試驗床交互流程
圖3可以直觀的表示仿真試驗床各系統(tǒng)的發(fā)布/訂閱的信息交互情況。
由于空間平臺的結構非常復雜,仿真試驗床的仿真節(jié)點比較多。本文只簡單的列舉相對比較主要的各仿真節(jié)點傳輸信息。各仿真節(jié)點主要包括空間環(huán)境節(jié)點、飛行動力系統(tǒng)節(jié)點,載荷控制節(jié)點,姿態(tài)調整控制節(jié)點等。它們之間所涉及到的信息很多,這里主要包括平臺與載荷的飛行狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息、控制指令等。
根據(jù)圖3:仿真開始時數(shù)據(jù)庫發(fā)布初始模型和數(shù)據(jù)信息主題,各個仿真節(jié)點通過訂閱相應的主題接收到數(shù)據(jù)后開始運行;仿真運行后,各個仿真節(jié)點會產生實時數(shù)據(jù),并且向GDS發(fā)布相關信息的主題;支持決策服務器和仿真控制臺將訂閱空間平臺及載荷的狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息等相關信息主題,其中支持決策系統(tǒng)會通過訂閱的主題信息,產生操控輔助決策信息,并進行綜合集成顯示,控制臺同時訂閱了操控決策信息的主題,然后再綜合產生決策控制指令??刂婆_產生的平臺和載荷控制指令通過主題的形式發(fā)布到GDS,再被各個仿真節(jié)點訂閱,從而實現(xiàn)對各仿真節(jié)點的控制。
圖3 空間平臺仿真試驗床信息訂閱/發(fā)布示意圖
4 基于DDS的仿真試驗床信息管理系統(tǒng)的優(yōu)點
基于DDS的空間平臺仿真試驗床信息管理系統(tǒng)主要具有如下優(yōu)點:
(1) 提高信息交互的便捷性。仿真試驗床的各個設備節(jié)點只需要根據(jù)發(fā)布者的主題就可以隨時訂閱自己需要的信息,而不用去管信息發(fā)布者是哪種設備,這大大地提升了信息交互的效率。
(2) 利于系統(tǒng)集成的組件化。基于DDS的空間仿真試驗床信息管理系統(tǒng)中的信息交互與設備硬件,軟件應用,仿真成員的實體半實體無關,各設備之間只通過信息的交互進行控制和管理,實現(xiàn)了軟件硬件的分離??臻g平臺需要擴充相應功能只需要研制相關方面的軟件,然后把這些軟件加載到相應的設備上即可。這樣就大大提高了空間平臺仿真試驗床的可集成性和可擴展性。
(3) 利于提高數(shù)據(jù)交換的松耦合性?;贒DS的信息交互技術提供了一種基于主題的數(shù)據(jù)交互方式,減少了數(shù)據(jù)發(fā)送者與接收者之間的相互依賴,不需要考慮信息傳輸網(wǎng)絡、對端通信設備地址的條件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的應用和傳輸?shù)姆蛛x,設備之間沒有直接的關聯(lián)。單點失效并不會影響整個系統(tǒng)的其他功能,從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
(4) 利于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴;贒DS的仿真試驗床信息交互技術為應用軟件提供了多種QoS保障,能夠更好的滿足系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸需求。
(5) 利于提高信息交互的可監(jiān)視性。基于DDS的仿真試驗床信息交互技術為仿真試驗的數(shù)據(jù)交換制定了規(guī)范,打破了傳統(tǒng)的點對點的封閉式通信,為重要數(shù)據(jù)的監(jiān)視、跟蹤等需求提供了手段。
5 結 語
本文基于DDS技術理論對空間平臺仿真試驗床信息交互的技術進行了研究?;贒DS的空間平臺仿真試驗床信息交互技術能夠快捷有效的對數(shù)據(jù)進行分發(fā);它提供的各種QoS策略能夠有效的保證系統(tǒng)的可靠性、實時性和靈活性,從而有效的解決實時分布式條件下的空間平臺仿真通信問題。它能夠保證系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)控制和通信透明,可為空間平臺仿真試驗床的運行、開發(fā)和組建集成提供了重要的保障。
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發(fā)布/訂閱登記表主要負責記錄所有發(fā)布/訂閱消息的主題(如表1所示就是空間平臺仿真試驗床各設備的發(fā)布/訂閱主題表),發(fā)布者/訂閱者的地址和該類信息的主要特征如數(shù)據(jù)可靠性,優(yōu)先級,有效期等,發(fā)布/訂閱登記表實時更新。發(fā)布數(shù)據(jù)緩沖區(qū)負責保存發(fā)布者需要保存的發(fā)送數(shù)據(jù),即使發(fā)布的消息在有效期內仍保留一段時間,從而支持訂閱者在這段時間內能夠索取到相應的數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)主要是用于給訂閱者緩沖其已經(jīng)接收了的卻沒有來的及處理的信息。這樣就能很好的滿足部分數(shù)據(jù)對優(yōu)先級的要求。
表1 空間平臺仿真試驗床設備信息發(fā)布/訂閱主題表
3.3 空間平臺仿真試驗床交互流程
圖3可以直觀的表示仿真試驗床各系統(tǒng)的發(fā)布/訂閱的信息交互情況。
由于空間平臺的結構非常復雜,仿真試驗床的仿真節(jié)點比較多。本文只簡單的列舉相對比較主要的各仿真節(jié)點傳輸信息。各仿真節(jié)點主要包括空間環(huán)境節(jié)點、飛行動力系統(tǒng)節(jié)點,載荷控制節(jié)點,姿態(tài)調整控制節(jié)點等。它們之間所涉及到的信息很多,這里主要包括平臺與載荷的飛行狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息、控制指令等。
根據(jù)圖3:仿真開始時數(shù)據(jù)庫發(fā)布初始模型和數(shù)據(jù)信息主題,各個仿真節(jié)點通過訂閱相應的主題接收到數(shù)據(jù)后開始運行;仿真運行后,各個仿真節(jié)點會產生實時數(shù)據(jù),并且向GDS發(fā)布相關信息的主題;支持決策服務器和仿真控制臺將訂閱空間平臺及載荷的狀態(tài)信息、空間環(huán)境信息等相關信息主題,其中支持決策系統(tǒng)會通過訂閱的主題信息,產生操控輔助決策信息,并進行綜合集成顯示,控制臺同時訂閱了操控決策信息的主題,然后再綜合產生決策控制指令。控制臺產生的平臺和載荷控制指令通過主題的形式發(fā)布到GDS,再被各個仿真節(jié)點訂閱,從而實現(xiàn)對各仿真節(jié)點的控制。
圖3 空間平臺仿真試驗床信息訂閱/發(fā)布示意圖
4 基于DDS的仿真試驗床信息管理系統(tǒng)的優(yōu)點
基于DDS的空間平臺仿真試驗床信息管理系統(tǒng)主要具有如下優(yōu)點:
(1) 提高信息交互的便捷性。仿真試驗床的各個設備節(jié)點只需要根據(jù)發(fā)布者的主題就可以隨時訂閱自己需要的信息,而不用去管信息發(fā)布者是哪種設備,這大大地提升了信息交互的效率。
(2) 利于系統(tǒng)集成的組件化。基于DDS的空間仿真試驗床信息管理系統(tǒng)中的信息交互與設備硬件,軟件應用,仿真成員的實體半實體無關,各設備之間只通過信息的交互進行控制和管理,實現(xiàn)了軟件硬件的分離??臻g平臺需要擴充相應功能只需要研制相關方面的軟件,然后把這些軟件加載到相應的設備上即可。這樣就大大提高了空間平臺仿真試驗床的可集成性和可擴展性。
(3) 利于提高數(shù)據(jù)交換的松耦合性。基于DDS的信息交互技術提供了一種基于主題的數(shù)據(jù)交互方式,減少了數(shù)據(jù)發(fā)送者與接收者之間的相互依賴,不需要考慮信息傳輸網(wǎng)絡、對端通信設備地址的條件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的應用和傳輸?shù)姆蛛x,設備之間沒有直接的關聯(lián)。單點失效并不會影響整個系統(tǒng)的其他功能,從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
(4) 利于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。基于DDS的仿真試驗床信息交互技術為應用軟件提供了多種QoS保障,能夠更好的滿足系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸需求。
(5) 利于提高信息交互的可監(jiān)視性?;贒DS的仿真試驗床信息交互技術為仿真試驗的數(shù)據(jù)交換制定了規(guī)范,打破了傳統(tǒng)的點對點的封閉式通信,為重要數(shù)據(jù)的監(jiān)視、跟蹤等需求提供了手段。
5 結 語
本文基于DDS技術理論對空間平臺仿真試驗床信息交互的技術進行了研究?;贒DS的空間平臺仿真試驗床信息交互技術能夠快捷有效的對數(shù)據(jù)進行分發(fā);它提供的各種QoS策略能夠有效的保證系統(tǒng)的可靠性、實時性和靈活性,從而有效的解決實時分布式條件下的空間平臺仿真通信問題。它能夠保證系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)控制和通信透明,可為空間平臺仿真試驗床的運行、開發(fā)和組建集成提供了重要的保障。
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