DDS通信中间件服务质量策略设计与实现
这是一篇关于通信中间件,数据分发服务,服务质量策略,可靠性的论文, 主要内容为数据分发服务(Data Distribution Service,DDS)在众多领域得到认可并投入使用。DDS是一种数据交换标准,用于实时数据交换的分布式系统,它是一种面向发布/订阅的消息交换架构。对比于其他中间件,DDS的特点是以数据为中心的发布订阅机制和多样化的服务质量策略(Quality of Service,Qo S),开发者可以通过手动配置不同的服务质量策略参数实现对DDS通信中间件数据通信控制。传统通信模型以客户端服务器模型为基础,存在耦合性强、面对不同复杂的通信场景需要开发不同的功能等问题,增加了系统上移植技术负担。本文针对传统通信模型耦合性强、灵活性差等问题,开展了一种DDS通信中间件的研究,重点研究数据分发服务通信中间件的服务质量策略的作用方法,进行数据分发服务的服务质量策略总体设计、分模块功能设计,并搭建雷达测试环境对通信中间件功能和性能进行验证,主要研究内容如下:1.针对传统通信中间件通信节点的难以灵活控制数据交付、数据可用性差等问题,根据DDS规范对服务质量策略的功能描述,对不同服务质量策略进行功能划分,进行了DDS通信中间件的服务质量策略总体设计,为上层应用提供控制接口,实现了一种服务质量策略可配置的通信中间件。2.针对面对复杂的雷达通信场景需要不同通信功能的问题,本文基于DDS规范设计了不同服务质量策略模块功能,包括系统资源控制、实体状态监听、数据传输备份等功能,为分布式实时数据传输提供了良好的通信控制方法。3.针对传统通信中间件中的弱网下传输数据缺失的问题,参考传统可靠传输方法,本文基于网路群组管理协议,设计一种基于UDP协议的RUDP可靠传输协议,设计协议头、重传机制等功能,改进的可靠数据传输方法,降低了数据传输过程中的总传输时延。最后,基于毫米波雷达实测数据搭建了雷达传输测试环境,对所设计通信中间件进行功能和性能测试。结果表明,本文设计的通信中间件满足松耦合的通信功能,并且能够配置不同服务质量策略策略控制通信过程,验证了雷达传输数据的可靠性与实时性,相比与Open DDS,本文设计的DDS服务质量策略功能减少了27%的平均使用内存,设计的可靠模块功能在丢包率较高时减少了5.7%的总传输时间。
基于DDS的飞行管理仿真平台调度与分发机制研究
这是一篇关于组件调度框架,ARINC653仿真器,通信中间件,数据分发服务的论文, 主要内容为随着航空电子系统从联合式架构向综合化架构的转变,机载系统已由机械与电子密集型系统转变为软件密集型系统。因此在综合化航电系统中,机载软件的代码量和复杂度呈指数级攀升,预计在未来的五代机中,机载软件代码量会达到千万行的级别。受这种趋势的影响,机载软件的开发难度越来越大。在真机上开发和调试机载软件会消耗大量时间和成本,而一个能模拟真实机载系统的仿真平台可以大大减少机载软件前期的开发和调试周期。ARINC 653作为一款机载分区实时操作系统,提供了一组可执行应用的规范。此系统的模拟器是飞行管理仿真平台的良好选择。在模拟ARINC 653分区操作系统的过程中,对机载软件的调度是一大难点。为保证各软件协调、有序、准确地执行,本文采用组件技术和框架技术,通过对通用软件进行组件化和模块化,将周期性进程封装入组件框架中,构成周期性的进程组,并设计组件调度器来调度各周期组的进程。机载软件的消息分发机制更为复杂,各个分区间实时通信对机载系统协调设备稳定运行起着至关重要的作用。本文通过对机载系统分区间消息分发的特性进行分析,完成分区端口通信的管道连接,采用DDS标准在分区间的端口上映射发布订阅关系,将底层复杂的通信建立过程进行封装,并设计了消息读写的通信接口,屏蔽分区间通信的细节,从而设计出一种机载软件通信中间件。本中间件通过对飞机运行数据的仿真验证,能够实现不同分区间通信,完成主题匹配并且实现数据收发,增强了机载应用程序的移植性,降低开发的成本。
基于DDS的飞行管理仿真平台调度与分发机制研究
这是一篇关于组件调度框架,ARINC653仿真器,通信中间件,数据分发服务的论文, 主要内容为随着航空电子系统从联合式架构向综合化架构的转变,机载系统已由机械与电子密集型系统转变为软件密集型系统。因此在综合化航电系统中,机载软件的代码量和复杂度呈指数级攀升,预计在未来的五代机中,机载软件代码量会达到千万行的级别。受这种趋势的影响,机载软件的开发难度越来越大。在真机上开发和调试机载软件会消耗大量时间和成本,而一个能模拟真实机载系统的仿真平台可以大大减少机载软件前期的开发和调试周期。ARINC 653作为一款机载分区实时操作系统,提供了一组可执行应用的规范。此系统的模拟器是飞行管理仿真平台的良好选择。在模拟ARINC 653分区操作系统的过程中,对机载软件的调度是一大难点。为保证各软件协调、有序、准确地执行,本文采用组件技术和框架技术,通过对通用软件进行组件化和模块化,将周期性进程封装入组件框架中,构成周期性的进程组,并设计组件调度器来调度各周期组的进程。机载软件的消息分发机制更为复杂,各个分区间实时通信对机载系统协调设备稳定运行起着至关重要的作用。本文通过对机载系统分区间消息分发的特性进行分析,完成分区端口通信的管道连接,采用DDS标准在分区间的端口上映射发布订阅关系,将底层复杂的通信建立过程进行封装,并设计了消息读写的通信接口,屏蔽分区间通信的细节,从而设计出一种机载软件通信中间件。本中间件通过对飞机运行数据的仿真验证,能够实现不同分区间通信,完成主题匹配并且实现数据收发,增强了机载应用程序的移植性,降低开发的成本。
多电飞机分布式仿真组态化监控系统研究
这是一篇关于多电飞机,分布式仿真,数据分发服务,自动发现算法,组态化监控的论文, 主要内容为针对多电飞机在分布式仿真集成测试过程中面临的多节点、多模型条件下机电系统复杂关联参数的调节和实时监控问题,本文进行了飞机组态化监控系统的设计与实现,为机电系统集成测试提供了良好的人机交互环境。论文主要对DDS(数据分发服务,Data Distribution Service)自动发现算法、组态化监控系统实现、机电系统组态仿真模型设计进行了研究,具体内容如下:首先在对分布式仿真平台研究的基础上,设计了组态化监控系统的总体架构,并结合组态化监控通信的实时性需求,提出了一种改进的基于单哈希计数布隆过滤器的DDS自动发现算法,该算法有效降低了网络传输量与内存消耗,缩短了DDS自动发布/订阅的查询时间,为组态化监控的大数据量通信提供较高的实时性;其次利用E-Form++可视化图形组件库的工控软件构建了组态监控平台,为飞机机电系统提供了组态设计与显示功能,同时在对组态监控数据发布/订阅通信研究的基础上,设计了总线接口模块——HMIData Dll动态链接库,通过建立动态的全局数据结构以及封装相关函数实现组态监控的数据交互;然后在搭建好的组态化监控系统中,按照多电飞机分布式仿真模型的设计要求,开发了飞机液压、燃油、起落架、发动机、环控、防除冰等机电系统的设备组态功能模型库并添加设备属性信息使其变成变量可驱动的模块,同时利用模型库中的设备模型图形化建立各系统的组态原理图和简页图,并通过编辑脚本、表达式等方式将设备模型数据或动态显示与对应模型端口变量进行关联;最后进行组态化监控系统的功能验证,在组态化监控系统中监测各系统组态原理图、简页图的动态显示,以及从仿真模型与组态化监控系统中获取仿真参数进行参数曲线对比分析。验证结果表明,基于改进DDS自动发现算法的组态化监控系统能够满足大数据量通信的实时性需求,具有良好的人机交互界面,能够通过总线接口获取由不同仿真软件建立且分布在相同以及不同仿真节点的仿真模型数据,并实时驱动系统组态原理图、简页图的动态显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率。
多电飞机分布式仿真组态化监控系统研究
这是一篇关于多电飞机,分布式仿真,数据分发服务,自动发现算法,组态化监控的论文, 主要内容为针对多电飞机在分布式仿真集成测试过程中面临的多节点、多模型条件下机电系统复杂关联参数的调节和实时监控问题,本文进行了飞机组态化监控系统的设计与实现,为机电系统集成测试提供了良好的人机交互环境。论文主要对DDS(数据分发服务,Data Distribution Service)自动发现算法、组态化监控系统实现、机电系统组态仿真模型设计进行了研究,具体内容如下:首先在对分布式仿真平台研究的基础上,设计了组态化监控系统的总体架构,并结合组态化监控通信的实时性需求,提出了一种改进的基于单哈希计数布隆过滤器的DDS自动发现算法,该算法有效降低了网络传输量与内存消耗,缩短了DDS自动发布/订阅的查询时间,为组态化监控的大数据量通信提供较高的实时性;其次利用E-Form++可视化图形组件库的工控软件构建了组态监控平台,为飞机机电系统提供了组态设计与显示功能,同时在对组态监控数据发布/订阅通信研究的基础上,设计了总线接口模块——HMIData Dll动态链接库,通过建立动态的全局数据结构以及封装相关函数实现组态监控的数据交互;然后在搭建好的组态化监控系统中,按照多电飞机分布式仿真模型的设计要求,开发了飞机液压、燃油、起落架、发动机、环控、防除冰等机电系统的设备组态功能模型库并添加设备属性信息使其变成变量可驱动的模块,同时利用模型库中的设备模型图形化建立各系统的组态原理图和简页图,并通过编辑脚本、表达式等方式将设备模型数据或动态显示与对应模型端口变量进行关联;最后进行组态化监控系统的功能验证,在组态化监控系统中监测各系统组态原理图、简页图的动态显示,以及从仿真模型与组态化监控系统中获取仿真参数进行参数曲线对比分析。验证结果表明,基于改进DDS自动发现算法的组态化监控系统能够满足大数据量通信的实时性需求,具有良好的人机交互界面,能够通过总线接口获取由不同仿真软件建立且分布在相同以及不同仿真节点的仿真模型数据,并实时驱动系统组态原理图、简页图的动态显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率。
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