民用飛機集成驗證通用仿真架構

摘 要：針對民用飛機系統日益復雜，集成驗證過程中數字仿真的地位日益突出，多供應商協同集成愈發重要的趨勢，本文提出了一種用于民用飛機集成驗證的通用仿真架構。詳細討論了仿真的架構及其模型狀態。該平臺獨立于仿真實現，是平臺無關的一種通用仿真架構。

關鍵詞：航空電子 分布式仿真 配置 模型 模型狀態

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

隨著技術發展和民用飛機的復雜化，為了加快民用飛機的研發進度，增大產品的確信度，降低風險，數字仿真被廣泛的應用于民用飛機研發的各個階段[1][2]。而在現代民用飛機多供應商、復雜集成的環境下，系統和仿真模型往往由不同的開發商交付。為使不同供應商交付的模型能夠有效的協同，所有的仿真需遵循統一的架構開發，以便有效的集成。

本文提出了這樣一種用于民用飛機復雜多供應商環境下的通用仿真架構。規范的架構和接口極大的方便了模型增量集成及其升級替換，有力的提升了飛機系統集成驗證的效能。

1仿真架構

1.1 分布式架構

在現代飛機開發集成環境下，不同的系統模型可能來自不同的供應商，采用不同的軟/硬件形式，為適應這一狀況，優選分布式架構[3]以保障系統的集成兼容性及其模型的獨立性。在此，分布式架構主要由仿真模型，數據交互網，及其配置管理機制組成。其中，數據交互網是數據交互的抽象，可能由多種異構的通信形式構成，比如ARINC664，CAN，以太網等。而配置管理負責各模型所需配置文件的生成及其分發，以保障各模型在統一的構型下運行。

1.2 模型構成

采用分布式架構，各模型工作的協同一致是仿真有效性的重要保障。為此，每個仿真模型都應由如下三部分組成：a) 核心處理。完成被仿真對象的功能模擬；b) 通信接口。與外部環境進行通信和數據交換。該接口接入數據通行網，實現仿真數據的交互及控制；c) 配置接口。讀入并解析配置文件，以實現對仿真模型的定制和控制。

2 模型狀態

為確保分布式條件下各模型的統一可控，各個模型應遵循統一的控制狀態，如圖1所示。其中各個狀態的功能及其含義如下所述。

（1） 開始狀態。標志模型進入仿真，完成相關自檢，確保環境狀態正常。開始狀態僅接受加載命令，使模型進入加載狀態。

（2）配置加載狀態。在配置加載狀態，模型讀入指定的配置文件，經由配置接口解析，完成資源的分配工作。配置加載結束后，自動進入初始化階段。

（3）初始化狀態。在初始化階段，各種資源已正常到位，模型將被初始化到指定的功能狀態。這使得模型的運行有明確初始狀態。明確的初始狀態是仿真可重復性的關鍵。

（4）就緒狀態。就緒表明相關資源均已到位，且模型在確定的狀態。此時模型尚未開始進行功能解算。在該狀態，模型可接受運行、卸載、重初始化、重加載命令。

（5）運行狀態。進行模型的功能解算，生成各種仿真數據，執行交互操作。該狀態可接受掛起命令或暫停命令。

（6）掛起。凍結仿真，暫停仿真時間步，保持之前的狀態和輸出。等待恢復命令將其喚醒。

（7）卸載。標志仿真結束，模型釋放相關資源。卸載結束后，仿真結束。

（8）結束。結束狀態，標明仿真退出，不再接收任何相關命令。

圖1 狀態轉換圖

3 結語

本文提出了一種用于民機集成驗證的通用仿真架構，遵循此架構的仿真可以有效的集成，形成受控的一體化仿真系統。該架構為一個平臺無關的通用仿真框架，可根據需要采用多樣的模型實現形式。遵循本架構的仿真可以根據集成者的需要，整合為一個復雜的協同交互系統，這對于飛機這種復雜系統的仿真集成尤為有用。此外，本平臺是一種架構描述，具體的各模型的接口及其交互方式，要在實際工程項目中進行細化。

參考文獻

[1]曹全新， 王學鋒， 胡興榮. 航空電子綜合仿真系統研究[J]. 測控技術 2008， 27(2): 76-79.

[2]王海龍， 王渝. 某型飛機航電系統綜合仿真環境設計研究[J]. 微計算機信息 2009， 25(5-1): 202-204.

[3]劉巧珍，裘麗華，王占林. 分布式實時仿真平臺設計[J]. 儀器儀表學報 2004， 25(4): 682-684.