[发明专利]一种基于端口封装的仿真对象可视化开发环境实现方法

说明书

一种基于端口封装的仿真对象可视化开发环境实现方法，步骤为：（1）配置仿真对象描述文件内容；（2）构建仿真计算模型资源管理模块，自动遍历仿真计算模型资源文件夹，将仿真计算模型导入仿真计算模型管理模块，将仿真计算模型图元加载到仿真计算模型资源管理面板上；（3）构建仿真对象功能组装图元面板，将初始化图元、事件图元、事件调度图元、事件取消图元、输入/输出端口图元加载到仿真对象功能组装图元面板上；（4）构建基于端口封装的仿真对象可视化组装模块，依次实现组成该模块的子模块；（5）构建仿真对象描述文件自动生成模块。本发明具有操作简便、支持仿真对象的独立开发、提高仿真对象开发效率、提高仿真对象可重用性等优点。

技术领域

本发明主要涉及到建模与仿真技术领域，特指一种基于端口封装的仿真对象可视化开发环境实现方法。

背景技术

自20世纪90年代欧美等发达国家开始对并行离散事件仿真技术进行研究以来，相继推出了多个并行离散事件仿真运行支撑环境，如SPEEDES、Parsec、YH-SUPE等。这些并行离散事件仿真支撑环境广泛应用于大规模生态环境仿真、计算系统生物学仿真、国家与国防战略研究、危机预测预警与处置决策等复杂系统仿真应用中，为复杂系统及复杂性问题的研究提供了重要的科学实验方法和工具。

并行离散事件仿真（PDES，Parallel Discrete Event Simulation）采用事件驱动的建模方式，对组成复杂系统的各仿真对象（Simulation Object）进行建模，仿真对象间通过事件调度实现数据交换和通信，整个仿真系统通过并行事件处理得以推进。基于并行离散事件仿真技术的大规模复杂系统仿真应用的组成结构如图1所示，这类仿真应用往往由大量的仿真对象构成，每一个仿真对象的实现由一个初始化函数（Initial Function）与多个事件处理函数（Event Handling Function）构成。其中，初始化函数用于对仿真对象的进行初始化处理，事件处理函数内部包含多个仿真计算模型（Simulation ComputationalModel），通过调度这些仿真计算模型的执行实现仿真对象的行为处理逻辑。

随着复杂系统仿真应用的不断深入，仿真对象的规模越来越大，仿真对象包含的仿真计算模型越来越复杂，需要配置的模型信息越来越多，由于缺乏直观、高效的仿真计算模型组装方法，导致仿真对象的开发效率低、难度大。其次，这些仿真对象往往涉及众多不同领域的专业知识，且仿真对象之间存在复杂的交互关系，这就需要不同领域专家共同协商才能实现仿真对象内部功能与外部交互关系，从而难以满足仿真对象分布式独立开发的需求。同时，由于复杂系统仿真分析需求的不断变化，这类仿真应用需要不断的集成仿真对象，在这个过程中仿真开发人员往往希望将开发好的仿真对象重用到这类仿真应用中以缩短应用开发周期，而重用这些仿真对象意味着需要修改其已经实现好的外部交互关系，增大了仿真对象在不同仿真应用间的重用工作量。因此，实现复杂系统仿真应用高效开发的重点和难点在于如何直观、快速、独立地开发仿真对象，并支持其在不同仿真应用间的零修改重用。

传统“堆砌代码”式的开发方法往往需要仿真建模人员深入学习并行离散事件仿真的基础理论知识，熟练掌握并行离散事件仿真相关平台技术，导致仿真对象的开发门槛高、周期长。可视化开发技术具有比代码更高的抽象层次而且更贴近问题域，利用已有的仿真计算模型可视化组装成仿真对象，并屏蔽并行处理、事件调度等并行离散事件仿真技术细节，从而能够有效降低复杂系统仿真应用的开发门槛，提高开发效率。近年来，国内外对并行离散事件仿真可视化开发技术非常重视，取得了多项成果，包括FLAMES、Pave、VisKit等。

FLAMES（Flexible Analysis, Modeling and Exercise System）是美国Ternion公司推出的一款商业化的仿真可视化集成系统。仿真建模人员通过直接继承FLAMES提供的模型基类手动编码实现具体的仿真对象事件处理逻辑。不足之处就在于：无法满足将已有计算模型可视化组装为仿真对象的需求，并且基于FLAMES的仿真对象耦合紧密，难以将已开发好的仿真对象重用到多个不同仿真应用中。