基于HLA/RTI的CRH2列车协同仿真接口网关研究与实现

  随着我国高速铁路和高速列车的快速发展,列车通信网络的自主研发与设计在高速铁路的研究中变得越来越重要。作为列车内部控制命令和状态信息的传输通道,列车通信网络正常工作与否对列车的运行起着关键作用。因此,对列车控制网络的仿真研究在促进我国高速铁路的发展方面起着至关重要的作用。高速列车是一个典型的复杂产品,其功能复杂、结构复杂,涉及多个领域多个学科,单一的仿真系统已无法满足涉及多学科的复杂仿真需求,采用协同仿真技术对高速列车进行仿真研究成为一种必然趋势。本文来自于国家级科技支撑计划项目—“高速列车（Ⅱ型车）牵引传动和列车网络系统—网络系统虚拟仿真”,以项目中开发的列车通信网络为后台运行,研究并实现了一个基于HLA/RTI的协同仿真接口网关（简称RTI网关或RTI接口网关）。该接口网关使得列车通信网络仿真平台作为一个联邦成员加入综合仿真平台中参与协同仿真,或者使得综合仿真平台中的联邦成员作为通信网络仿真平台中的一个模块,实现综合仿真平台中的联邦成员（如：司机控制台系统、牵引传动系统）之间通过列车通信网络的数据传输。本文的研究成果有助于实现对列车通信网络的自主研发。本文首先分析了协同仿真平台的组成结构,讨论了基于HLA/RTI的协同仿真接口网关的工作原理,根据协同仿真平台的特点及需求设计了两种不同的接口网关方案,分别对Ⅰ型接口网关和Ⅱ型接口网关进行需求分析和总体设计,然后对各功能模块进行了详细设计,说明Ⅰ型及Ⅱ型接口网关的工作原理及实现过程。

 

【学位授予单位】：西南交通大学四川省211工程院校教育部直属院校

【学位级别】：硕士

【学位授予年份】：2013

【页数】：75 页

 

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

    1.1 课题的背景与意义

    1.2 国内外研究现状

    1.3 论文主要研究内容与组织结构

第2章 CRH2协同仿真系统接口网关需求分析与总体设计

    2.1 CRH2列车协同仿真平台

        2.1.1 CRH2列车通信网络基本结构

        2.1.2 CRH2列车综合仿真平台体系结构

        2.1.3 CRH2列车通信网络仿真平台

    2.2 RTI接口网关的任务

    2.3 CRH2列车协同仿真接口网关需求分析

        2.3.1 功能需求分析

        2.3.2 性能需求分析

    2.4 CRH2列车协同仿真接口网关总体设计

        2.4.1 硬件环境设计

        2.4.2 软件结构设计

        2.4.3 主要功能模块设计

    2.5 本章小结

第3章 协同仿真接口网关方案设计

    3.1 基于HLA/RTI的CRH2协同仿真Ⅰ型接口网关方案设计

    3.2 基于HLA/RTI的CRH2协同仿真Ⅱ型接口网关方案设计

    3.3 Ⅰ型接口网关和Ⅱ型接口网关的运行环境及功能模块设计

        3.3.1 接口网关运行环境

        3.3.2 软件功能模块

    3.4 接口网关方案优缺点分析

        3.4.1 Ⅰ型接口网关方案优缺点分析

        3.4.2 Ⅱ型接口网关方案优缺点分析

    3.5 本章小结

第4章 Ⅰ型接口网关详细设计与实现

    4.1 数据配置及RTI基本操作模块

        4.1.1 FED文件

        4.1.2 RTI接口网关交互信息

        4.1.3 FOM/SOM文件

        4.1.4 RTI的基本操作

        4.1.5 数据的初始化

        4.1.6 RTI初始化

    4.2 数据更新及反射接收模块

        4.2.1 数据结构定义

        4.2.2 数据的发布更新

        4.2.3 数据的反射接收

    4.3 数据转发模块

        4.3.1 报文格式定义

        4.3.2 数据结构定义

        4.3.3 数据转发函数

    4.4 综合仿真平台模拟模块

        4.4.1 综合仿真平台模拟简介

        4.4.2 综合仿真平台工作原理分析

    4.5 网络生命状态维护与对时模块

        4.5.1 对时报文格式定义

        4.5.2 对时功能的实现

    4.6 难点问题分析与解决

    4.7 本章小结

第5章 Ⅱ型接口网关详细设计与实现

    5.1 Ⅱ型接口网关实现原理

        5.1.1 中央装置代理接口网关

        5.1.2 终端装置代理接口网关

    5.2 Ⅱ型接口网关工作流程

        5.2.1 中央装置代理接口网关

        5.2.2 终端装置代理接口网关

        5.2.3 Ⅱ型接口网关功能设计

        5.2.4 主要功能函数

    5.3 数据及命令管理

        5.3.1 数据及命令分析

        5.3.2 各代理接口网关的SOM开发

        5.3.3 数据过滤

    5.4 接口网关的数据收发

        5.4.1 中央装置代理数据收发

        5.4.2 终端装置代理数据收发

    5.5 联邦成员的互操作性和重用性

        5.5.1 联邦成员的互操作性

        5.5.2 联邦成员的重用性

    5.6 本章小结

第6章 系统部署与测试

    6.1 系统开发环境

    6.2 系统部署

    6.3 接口网关软件部署

    6.4 测试用例设计

    6.5 测试步骤及结果分析

    6.6 本章小结

总结与展望

    1. 总结

    2. 展望

致谢

参考文献

在读期间的科研工作及论文发表情况

 

 

参考文献

 

期刊论文

 

[1]HLA仿真重用研究及应用[J]. 张欣海,卜树峰.  中国电子科学研究院学报. 2012(03)

[2]高速列车牵引传动系统综合仿真平台的分析与设计[J]. 冯江华,王坚,李江红.  铁道学报. 2012(02)

[3]面向高速动车组列车的协同仿真平台[J]. 岳英超,肖田元,范文慧,马成.  系统仿真学报. 2011(08)

[4]HLA/RTI中时间管理机制及实现[J]. 华伟亮,孙少斌.  系统仿真技术. 2009(03)

[5]基于HLA的防空反导作战仿真系统研究[J]. 王爱华,刘仁,郭桂志.  微计算机信息. 2009(16)

[6]基于组件的联邦成员生成框架设计与实现[J]. 甘斌,王月平.  系统仿真学报. 2007(11)

[7]世界铁路动车组的技术进步、水平和展望(待续)[J]. 乔英忍.  国外铁道车辆. 2007(02)

[8]一种在分布交互仿真系统中使用Simulink模型的方法[J]. 唐凯,康凤举,黄永华.  系统仿真学报. 2007(04)

[9]HLA时间管理中的死锁问题研究[J]. 刘步权,王怀民,姚益平.  电子学报. 2006(11)

[10]基于Agent体系结构的HLA联邦成员设计与实现[J]. 王卫青,华祖耀.  计算机仿真. 2006(07)