民用飞机集成验证通用仿真架构

民用飞机集成验证通用仿真架构

摘要:针对民用飞机系统日益复杂,集成验证过程中数字仿真的地位日益突出,多供应商协同集成愈发重要的趋势,本文提出了一种用于民用飞机集成验证的通用仿真架构。详细讨论了仿真的架构及其模型状态。该平台独立于仿真实现,是平台无关的一种通用仿真架构。

关键词:航空电子分布式仿真配置模型模型状态

随着技术发展和民用飞机的复杂化,为了加快民用飞机的研发进度,增大产品的确信度,降低风险,数字仿真被广泛的应用于民用飞机研发的各个阶段[1][2]。而在现代民用飞机多供应商、复杂集成的环境下,系统和仿真模型往往由不同的开发商交付。为使不同供应商交付的模型能够有效的协同,所有的仿真需遵循统一的架构开发,以便有效的集成。

本文提出了这样一种用于民用飞机复杂多供应商环境下的通用仿真架构。规范的架构和接口极大的方便了模型增量集成及其升级替换,有力的提升了飞机系统集成验证的效能。

1 仿真架构

1.1 分布式架构

在现代飞机开发集成环境下,不同的系统模型可能来自不同的供应商,采用不同的软/硬件形式,为适应这一状况,优选分布式架构[3]以

保障系统的集成兼容性及其模型的独立性。在此,分布式架构主要由仿真模型,数据交互网,及其配置管理机制组成。其中,数据交互网是数据交互的抽象,可能由多种异构的通信形式构成,比如ARINC664,CAN,以太网等。而配置管理负责各模型所需配置文件的生成及其分发,以保障各模型在统一的构型下运行。

1.2 模型构成

采用分布式架构,各模型工作的协同一致是仿真有效性的重要保障。为此,每个仿真模型都应由如下三部分组成:(a)核心处理。完成被仿真对象的功能模拟;(b)通信接口。与外部环境进行通信和数据交换。该接口接入数据通行网,实现仿真数据的交互及控制;(c)配置接口。读入并解析配置文件,以实现对仿真模型的定制和控制。

2 模型状态

为确保分布式条件下各模型的统一可控,各个模型应遵循统一的控制状态,如图1所示。其中各个状态的功能及其含义如下所述。

(1)开始状态。标志模型进入仿真,完成相关自检,确保环境状态正常。开始状态仅接受加载命令,使模型进入加载状态。

(2)配置加载状态。在配置加载状态,模型读入指定的配置文件,经由配置接口解析,完成资源的分配工作。配置加载结束后,自动进入初

始化阶段。

(3)初始化状态。在初始化阶段,各种资源已正常到位,模型将被初始化到指定的功能状态。这使得模型的运行有明确初始状态。明确的初始状态是仿真可重复性的关键。

(4)就绪状态。就绪表明相关资源均已到位,且模型在确定的状态。此时模型尚未开始进行功能解算。在该状态,模型可接受运行、卸载、重初始化、重加载命令。

(5)运行状态。进行模型的功能解算,生成各种仿真数据,执行交互操作。该状态可接受挂起命令或暂停命令。

(6)挂起。冻结仿真,暂停仿真时间步,保持之前的状态和输出。等待恢复命令将其唤醒。

(7)卸载。标志仿真结束,模型释放相关资源。卸载结束后,仿真结束。

(8)结束。结束状态,标明仿真退出,不再接收任何相关命令。

3 结语

本文提出了一种用于民机集成验证的通用仿真架构,遵循此架构的仿真可以有效的集成,形成受控的一体化仿真系统。该架构为一个

平台无关的通用仿真框架,可根据需要采用多样的模型实现形式。遵循本架构的仿真可以根据集成者的需要,整合为一个复杂的协同交互系统,这对于飞机这种复杂系统的仿真集成尤为有用。此外,本平台是一种架构描述,具体的各模型的接口及其交互方式,要在实际工程项目中进行细化。

参考文献

[1]曹全新,王学锋,胡兴荣.航空电子综合仿真系统研究[J].测控技术,2008,27(2):76～79.

[2]王海龙,王渝.某型飞机航电系统综合仿真环境设计研究[J].微计算机信息,2009,25(5～1):202～204.

[3]刘巧珍,裘丽华,王占林.分布式实时仿真平台设计[J].仪器仪表学报,2004,25(4):682～684.