云建模与仿真平台ISIM Cloud

2023-04-25 13:53:58

来源:军桥网

一、产品简介
ISIM Cloud云建模与仿真平台是某司仿真平台系列第三代产品,以当前最前沿云服务技术制定了全新的云仿真模型架构标准、云仿真异构系统集成标准、云仿真跨域互联集成标准,协助客户将原有零散仿真资源进行整合管理,解决用户在建设仿真应用系统中遇到的平台差异化、建模技术差异化、想定编辑差异化问题,避免仿真模型、仿真应用重复性建设,切实帮助用户积累专业仿真资源。

      ISIM Cloud以模块化、组件化、参数化的分布式仿真体制为技术基础,搭建了开放式、可替换的虚拟化仿真平台核心。用户能够通过网页浏览器实现仿真应用全流程在线构建,支持多用户在线同时开展仿真应用工作,具备用户间资源发布共享方式,并保障用户自有创造模型及想定的知识产权安全,使整个仿真生态处于一个进化的状态中,最终通过知识的不断积累形成完善的仿真体系。
二、主要特点
(一)强大的云仿真引擎
仿真引擎是ISIM Cloud的核心,基于连续系统仿真原理实现,结合最新连续+离散事件仿真理论,采用连续时间推进为基础,结合离散事件队列,实现复杂仿真系统推进机制,使整个仿真系统运行更加趋近现实世界,满足更高细节的仿真系统要求。
(二)敏捷构件建模框架
ISIM Cloud基于敏捷构件建模理论基础,将模型中专业无关部分与专业相关部分进行分离,基于一个专业无关的模型框架基础上,支持灵活扩展和组合专业知识逻辑,类似于模型外部的专家系统。各个领域的专业人员并不需要具备太多的编程技术能力就能完成可视化建模工作,将主要工作重心放在专业领域上,提高仿真系统整体的可信度。
(三)多用户多任务在线仿真
ISIM Cloud采用在线用户操作方式,通过统一的云服务资源管理后台,自动化实现仿真资源的申请、运行、释放,用户无需关心系统后台服务运行,大大提高了系统的稳定性、易用性和可维护性。同时在线仿真的使用方式也更容易让用户积累历史仿真数据,并基于大数据分析结果优化仿真模型和仿真应用,达到开发/应用双向反馈,螺旋积累上升的目的。
(四)仿真资源安全共享
ISIM Cloud的多用户使用模式下,允许用户间进行各用户间模型、想定、试验、数据、评估多方面的资源共享,用户能够发布自己制作的仿真模型、想定场景等,这些资源在发布后能够被其他用户所看到和使用,但无法被复制和下载,这就保证了各个创作者的自主知识产权,实现仿真资源的安全共享。

      三、关键技术
(一)云仿真架构
ISIM Cloud由一个或多个仿真服务中心与一个或多个模型服务中心组成。仿真服务中心主要是提供一系列的仿真支撑服务及统一的仿真应用入口,具有开发者账户与应用者账户两种访问类型。对于开发者账户,提供的功能主要有模型体系管理、模型管理、模型组装、模型配置、工程运行、个人空间等服务,对于应用者账户,提供的主要功能包括仿真应用中心、个人空间、仿真应用运行等服务,真正实现建模与仿真服务。

      (二)OCE建模规范
建模规范是指构建模型的标准框架与约束。ISIM Cloud基于IOCE建模规范,l为输入,O为输出,C为计算,E为事件。
配置端口∶用于参数化建模,模型读取配置端口的信息完成初始化工作,配置可由一个模型传递给另一个模型,完成模型内部的配置分发。
数据端口∶模型之间的数据交互端口,发送方主动发送,接收方异步接收,回调数据响应函数进行数据处理。
服务端口∶模型之间的远程方法端口,发起方发起服务调用,服务方回调服务响应函数,进行服务并返回,发起方收到返回后继续运行。平台提供系统服务,如新建实体、建立链接、断开链接、申请步长、获取仿真实体列表、获取端口映射列表、开辟新的仿真分支等。
驱动端口︰模型之间的远程方法端口,实现工作流式的串行、并行以及逻辑判断分支,能够驱动模型内部的核心计算函数,完成业务工作。
状态端口∶获取或设置模型状态的端口,读取数据采取主动获取的方式,即“拉”数据。数据发布者不显式发布数据,数据订阅者当需要状态数据时,采取GET方式获取端口数据,不绑定响应事件,数据更新者可采取SET方式更新状态数据。

      (三)异构支持
ISIM Cloud对异构系统的支持方式有平台级异构集成与模型级异构集成两种。
平台级异构提供一套通用的APl,通过统一访问服务,开放标准、统一的集成接入规范,通信层支持TCP、UDP、HTTP、WebSocket等多种协议,语法层支持Protobuffer、json、xml、二进制等多种协议。其中,TCP常用于对数据可靠性要求高的场景,UDP主要适合可视化数据的输出显示,HTTP用于控制协议,能够支持同步回调,WebSocket用于网页显示与控制。
模型级异构利用适配器集成,该适配器同时满足IOCE模型开发协议与异构系统协议。对于采取文件类型的模型,提供自动封装工具,可自动采集文本中的数值,与平台协议进行关联,完成异构的集成。文本类型支持Txt、Excel、Word、Dat等类型。

      (四)跨域互联支持
ISIM Cloud采用多级网关的级联架构,网关服务部署在各个节点,从而实现仿真数据之间的交互,各级节点的网络层信息( mac地址和IP信息)记录在网关服务中。
ISIM Cloud中记录各级节点网关信息,仿真开始时根据仿真分配的节点信息,云平台通知到子节点网关,运行开始后,仿真子节点根据自网关中记录的网络层信息,达到节点与节点间的数据交互,从而实现跨网段通信。
ISIM Cloud跨网段可支持模式如下:
1.直属同层交换机模式,基本属于同网段通信;
2.直属一层路由器模式,属于单层跨网段通信;
3.多层路由模式,属于多层跨网段模式通信(会出现跨网段后,出现同一IP的情况);
4.多层路由加交换机模式,属于多层跨网段模式通信(会出现跨网段后,出现同一IP的情况);
5.多交换机模式,属于多层跨网段模式通信。

       四、功能概述
全周期仿真产品生态圈,包含从模型体系概念设计、敏捷建模、想定编辑、试验设计、运行监控、数据采集、指标评估等仿真应用构建中主要涉及的全流程环节,具备仿真模型、想定方案、试验方案、指标方案等资源的复用性,实现一次建设,持续受益。

       (一)云引擎
第七代自主可控仿真引擎,支撑仿真高效稳定运行,充分利用虚拟化资源。
(二)想定编辑
基于GIS地理信息系统,可视化想定构建仿真推演场景,具备路径规划、地图标绘等功能,实现全图形化想定场景搭建。
(三)模型管理
存储、管理模型资源,模型包括原子模型、组合模型、智能UI模型等。
(四)模型体系
针对某一业务方向,构筑组件生态、模型生态、协议生态等,实现模型的体系化管理。
(五)试验设计
具备大样本试验方案管理功能,能够基于想定方案和采样策略构建试验方案,支持自动化大规模仿真样本运行和数据收集。
(六)评估分析
具备指标体系灵活构建管理功能,支持多种数据类型导入和数据筛选,支持算法导入和算法编排,具备灵活报表生成和导出功能。
(七)智能UI
通过拖拽、关联等方式,实现前端页面的无代码编辑,生成能够以web服务运行并交互的模型。
(八)系统管理
包括数据字典、用户管理及机器管理三大功能,维护系统的基础资源信息。
五、应用流程
按照总体流程划分,可分为总体设计、建模开发、集成联调与发布运行四个环节。每个环节主要参与者不同,在平台服务的支撑下,完成不同的任务。
总体设计主要由总体设计者负责执行,进行模型体系的设计与录入工作。
在模型体系确定后,可进行内部模型及组件的实现,进入建模开发阶段。
在模型库构建完成后,进入集成联调环节,集成的内容包括平台、模型及异构系统。
最后一个阶段为发布运行阶段。由于集成联调环境是在生产环境中进行,省去了部署环节。
  • 关键词:
  • 云服务
  • 仿真应用系统
  • 云建模
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