仿真测试领域的中间件技术应用
1.背景
分布式仿真是指采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，通过局域网或广域网，将分散在各地的设备互联，形成可参与的综合性仿真环境。
在复杂电子系统的分布式半实物仿真测试系统中，通常采用以太网作为各个节点的通讯介质，系统要求各种仿真节点能够在试验网络中实时地、正确地、可靠地传输仿真测试数据，并且能够适应系统构型的各种变化，这就需要设计一套可靠的、高效的、实时的、可扩展、易维护的网络通讯方法。
2.技术难点
目前常用的分布式通讯介质主要为以太网，数据分发服务平台要实现对底层网络通讯(socket)的封装，提供对数据收发性能的参数配置，例如：数据优先级、数据生存周期、数据缓冲区大小、数据分包组包机制等，支持对数据流向控制。
面对分布式仿真试验系统要求，传统的基于socket的编程方法难以满足试验网络通信的多样性、实时性及高可靠性等要求。除此之外，半物理仿真试验系• 统中，试验网络数据传输需要实现多种复杂通讯功能，如：
• 真件与仿真件切换：动态切换数据源；
• 故障数据激励：激励数据代替仿真数据生效，并且能够及时恢复；
• 数据优先级：多个仿真数据存在时优先级高的生效；
• 数据缓存：仿真模型未及时读取数据时，数据不丢失；
• 数据有效性：移除过期的数据，避免仿真异常。
3.凯发娱乐登录的解决方案
通过分析仿真测试系统的通信特点，基于dds中间件技术，利用其提供的接口抽象机制、qos（quality of service）策略控制和持久化服务等，提出了针对控制通信与仿真通信的网络通信模型。
3.1.dds中间件
dds(datadistribution service数据分发服务)是对象管理组织omg的有关分布式实时系统中数据发布的规范(2007年1月发布1.2版)。dds规范采用了发布/订阅体系结构，对实时性要求提供更好的支持。dds是以数据为中心的发布/订阅信模型，针对强实时系统进行了优化，提供低延迟、高吞吐量、对实时性能的控制级别，从而使dds能够广泛应用于航空、国防、分布仿真、工业自动化、分布控制、机器人、电及网络化的消费电器等多个领域。
图 dds中间件体系
dds标准规范了实时分布式系统中数据发布、传递和接收的接口和行为，定义了以数据为中心的发布/订阅机制。提供了一个与平台无关的数据模型(这个模型能够映射到各种具体的平台和编程语言)，使得实时分布式系统中数据能够高效、可靠地发布，它主要应用在要求高性能、可预见性和对资源有效使用的关键任务领域。
图 dds的发布订阅数据总线
应用程序在处理以数据为中心的分布式系统时，dds标准中间件可以帮助用户使用更加简单的编程模型，应用程序可以使用一个简单的主题(topic)名称来指定它想要读或写的数据，使用以数据为中心的api来直接读写数据。dds中以数据为中心的发布/订阅(dcps)模型构建了一个共享的“全局数据空间”的概念，所有的数据对象都存在于此空间中，分布式节点通过简单的读、写操作便可以访问这些数据对象。
3.2.系统设计
使用dds中间件技术作为仿真系统的通讯基础，各种仿真计算机、测试计算机均通过dds中间件通讯，所有节点采用发布/订阅模式，各节点之间相互解耦。
通讯架构图
如上图所示，通讯节点即为应用软件，dds通讯服务层由dds中间件提供相关通讯服务，而中间件数据交换接口层即为专门定制的应用开发接口库，根据通讯链路的具体应用，封装底层通讯细节提供api库，方便应用开发工程师收发数据使用。
4.优势
实时性
基于dds中间件的网络通讯具有极高的实时性，能够保证传输延时小于1ms，满足绝大多数仿真系统的实时性要求。
可靠性
dds保证数据传输的可靠性，当网络拥塞时能够根据情况进行重发，保证数据送达。
高效性
仿真测试应用软件面向数据进行开发，无需关注网络传输的复杂逻辑实现。无论是实时传输，还是消息重发，仿真应用软件开发人员只需要设置一系列qos参数即可实现，无需编写复杂的网络通讯代码。dds中间件数据模型均面向topic，业务数据结构体直接开放向开发人员，省略了编解码、校验等网络传输功能实现。
高扩展性
发布数据节点与订阅数据节点松耦合，可针对系统功能变化直接加入新的节点，而对已有节点完全复用，无需任何改变。所有网络通讯均面向于topic，而不是节点ip地址，系统中网络升级和应用软件部署的变化也不会影响系统通讯功能。
5.结果
结果表明，基于dds中间件通讯模型额外开销较小，可以满足目标系统的技术要求。基于中间件技术实现仿真测试平台网络通信，有效降低了网络通信的设计复杂度，保证了实时、高效、可靠的网络通信。
6.案例
c919大型飞机航电仿真试验系统
某型号无人机地面控制系统