[发明专利]一种支持LabView图形化编程的HLA协同仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及系统仿真、分布式交互仿真和软件集成，特别是涉及LabView仿真应用接入基于HLA/RTI的分布式交互仿真系统，具体地说是一种支持LabView图形化编程的HLA协同仿真方法。

背景技术

LabView是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器开发环境，主要用于仪器控制、数据采集、数据分析等领域。作为一种图形化编程开发环境，LabView使用图形语言以框图的形式编写程序，具有开发便捷、界面直观形象等优势。但这也使得LabView不易实现底层操作，因而需要借助其它语言开发的程序实现特定功能。CLF节点是LabView提供的与传统编程语言的接口，用于调用DLL(动态链接库)文件，以此达到扩充LabView功能、满足虚拟测试系统测试计量要求的目的。HLA(High Level Architecture，高层体系结构)作为分布式交互仿真的标准(IEEE1516)，其目的是解决不同类型仿真应用之间的互操作及重用问题。HLA通过RTI(Run-Time Infrastructure，运行支撑环境)将各种仿真应用结合在一起，形成规模更为庞大、结构更为复杂、功能更为全面的仿真系统。异构环境下HLA仿真系统的构建，目前多通过代理方式实现。即开发中间件/适配器作为联邦成员加入HLA仿真系统，并与异构的仿真应用之间建立Socket连接，以进行仿真控制和数据交换。

随着仪器仪表智能化程度和通信能力的不断提高，传统的集中式测量正在向分布式测量转变，本地测量也正在向远程测量转变。但使用LabView进行仿真一般仅限于单机模式或同构的远程互连，不能用于异构的分布式环境。美国RTI(Real-Time Innovations)公司于2013年推出了面向LabView的DDS(Data Distribution Service，数据分发服务)工具箱，能够建立支持LabView的异构分布式系统。但该工具箱缺乏对分布式交互仿真标准的支持，系统的重用性较差。因此，使LabView程序参与基于HLA/RTI的分布式交互仿真，发挥LabView软件在图形化编程与可视化仿真方面的优势，并充分重用已有的LabView仿真程序，具有重要的现实意义。LabView没有提供与HLA/RTI的接口，为了实现基于HLA的多领域协同仿真，需要一种将LabView仿真程序接入HLA/RTI系统中的方法。

目前，国内外尚未明确提出LabView接入HLA的方法与技术。LabVIEW中为网络通信提供了基于TCP/IP的通信函数，用户可直接调用TCP模块中已发布的VI(Virtual Instrument，虚拟仪器)来完成流程的编写，无需过多考虑网络的底层实现。因此，固然可以采用代理的方式使LabView仿真程序间接接入HLA仿真系统，但这种方式使得LabView与中间件/适配器之间存在着额外的非RTI数据通信和时间同步，这必将导致仿真系统结构混杂、难以维护、仿真运行效率低下等问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种支持LabView图形化编程的HLA协同仿真方法，从而能够充分发挥LabView在图形化编程和可视化仿真方面的优势，同时确保HLA协同仿真系统的结的一致性和仿真效率；并将LabView联邦成员的框架结构和开发过程规范化，同时减小开发工作量，使开发者将主要精力放在模型功能和仿真内容上。

为了完成发明目的，本发明的技术解决方案是：一种支持LabView图形化编程的HLA协同仿真方法，实现步骤如下：

(1)针对具体的RTI软件平台，根据仿真需求进行FOM扩展，并将涉及的HLA服务和回调的复杂过程封装为结构化的联邦基础代码C++类；

(2)按照LabView调用C++语言程序的CLF接口规范，编写能够被CLF节点直接调用的动态链接库文件，称为CLF-DLL，从而建立LabVIEW图形化仿真程序与RTI服务函数的联系；另外，CLF-DLL还负责在LabView图形化仿真程序和联邦基础代码之间进行数据转换；

(3)将LabView通过CLF-DLL调用HLA各种服务的过程包装为CLF节点，称为HLA-CLF；

(4)利用HLA-CLF建立LabView联邦成员的仿真流程框架，调用LabView图形化仿真模型，在LabView图形化仿真模型I/O和SOM之间建立映射关系，形成独立、完整的LabView联邦成员。