數(shù)據(jù)分發(fā)服務和MATLAB Synergy

這 數(shù)據(jù)分發(fā)服務（DDS?） 技術(shù)是一組由 標準API 以及 互操作協(xié)議建立以數(shù)據(jù)為中心的系統(tǒng)的中間件平臺。這項開放技術(shù)受國際標準協(xié)會對象管理組?（OMG?）管理。

借助DDS，數(shù)據(jù)及其相關的服務質(zhì)量是將分布式應用程序綁定和集成在一起的唯一協(xié)定。數(shù)據(jù)可以表示系統(tǒng)狀態(tài)，命令或答復，視頻和音頻流，文檔和消息。

從這個角度來看，DDS可以協(xié)助構(gòu)建解耦和靈活的分布式體系結(jié)構(gòu)，使應用不必公開其位置，API，內(nèi)部行為，也不需要同時處于活動狀態(tài)。使用DDS，解耦是二維的，它會同時發(fā)生 在時間和空間。。

這種顛覆性的創(chuàng)新提供了 安全， 低延遲 以及 超–高吞吐量 的數(shù)據(jù)交換率。此外，它提供了極高的 可靠性自動 發(fā)現(xiàn) 以及 超擴展性 ，具有業(yè)務和任務關鍵型物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用需求。

DDS每次在正確的時間，正確的位置以完全分離的方式共享正確的數(shù)據(jù)。

從概念上講，DDS構(gòu)建了分布式的 全球數(shù)據(jù)空間 ，在其中產(chǎn)生和使用數(shù)據(jù)的應用能夠以實時和容錯的方式共享數(shù)據(jù)。DDS保證了出色的確定性行為，同時提供了無與倫比的可靠性，安全性和性能。

在過去的十年中，已經(jīng)證明DDS是唯一覆蓋了廣泛應用范圍的技術(shù)。它涵蓋了所有方面，從實時性極強的嵌入式系統(tǒng)到系統(tǒng)架構(gòu)，IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）或洲際范圍內(nèi)包括空中交通管制，作戰(zhàn)管理，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Scada）指揮和控制系統(tǒng)等。該技術(shù)還部署在智能城市，智能工廠，智能電網(wǎng)，軟件定義網(wǎng)絡，機器人技術(shù)，醫(yī)療保健和醫(yī)療設備，交通和汽車市場中。

VortexDDS? 是DDS技術(shù)的市場領導者。 VortexDDS? 提供了用于智能數(shù)據(jù)共享的中間件平臺以及必要的生產(chǎn)力工具，使用戶能夠隨時隨地開發(fā)、測試、調(diào)整、部署和監(jiān)控基于DDS的應用。在局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，低帶寬，臨時，移動網(wǎng)絡或超范圍的網(wǎng)絡。

另一方面， MATLAB?廣泛用于數(shù)值，科學和工業(yè)計算。 基于矩陣 的MATLAB語言輕松表達了計算數(shù)學概念。其內(nèi)置的圖形使其易于可視化并從數(shù)據(jù)中獲得見解。龐大的預先構(gòu)建的函數(shù)庫可讓您在特定領域中構(gòu)建復雜的算法。您可以在 更大的數(shù)據(jù)集 并擴展到集群和云中進行分析。MATLAB代碼可以與其他語言和技術(shù)（ 包括Vortex DDS， ）進行整合，使您能夠為您的應用和算法提供生產(chǎn)系統(tǒng)的 和 實時的數(shù)據(jù)一種 并將其部署在 邊緣 或 云。

同樣， Simulink?是具有框圖環(huán)境的建模工具，用于多域仿真和基于模型的設計。它支持系統(tǒng)動力學仿真，系統(tǒng)級設計，自動代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測試和驗證。Simulink提供了圖形編輯器和可自定義的塊庫。它與MATLAB?以及 Vortex DDS整合，使您能夠表示和建模關鍵DDS計算實體，并將MATLAB算法合并到一個模型中。隨后，您可以生成代碼并將仿真結(jié)果導出到MATLAB進行進一步分析，或通過Vortex DDS在DDS全球數(shù)據(jù)空間中進行傳播。

VortexDDS?，MATLAB?和Simulink?現(xiàn)在已全面整合 ，使您能夠設計和開發(fā)各種先進產(chǎn)品，包括汽車系統(tǒng)， 國防，航空飛行控制和航空電子設備， 電信，工業(yè)機械， 醫(yī)療設備，以及其他電子設備。它們是您進行研發(fā)的基本工具和平臺。

Simulink與Vortex DDS的整合

Vortex DDS產(chǎn)品隨附 免費的DDS-Simulink集成模塊。 DDS-Simulink集成模塊提供了專用的構(gòu)建模塊庫，用于在Simulink模型中對DDS的交互方式進行建模。如圖1所示，每個DDS實體，例如 發(fā)布者/訂閱者，訪問者/撰寫者和 主題 由Simulink模型中的專用塊表示。

圖1：Vortex DDS與Simulink的整合。此外，每個DDS塊都有一個關聯(lián)的QoS配置文件，可以對其進行調(diào)整和完善以控制DDS實體的行為。

Simulink數(shù)據(jù)表示為需要映射DDS數(shù)據(jù)類型的總線 類型。 巴士 需要映射的類型 DDS 數(shù)據(jù)類型因此，將Simulink數(shù)據(jù)發(fā)送到DDS需要將Simulink類型轉(zhuǎn)換為DDS類型。 Simulink總線將映射到DDS主題類型，反之亦然。用戶可以通過從IDL文件中生成或使用Simulink總線編輯器來生成或創(chuàng)建Simulink總線定義。

圖2：使用Simulink總線編輯器映射數(shù)據(jù)類型。如果需要，您可以使用DDS SQL92查詢語言過濾或查詢數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3：使用Vortex DDS Simulink集成模塊進行查詢定義。一旦定義了關鍵的DDS構(gòu)建模塊和數(shù)據(jù)類型并將其與DDS主題相關聯(lián)，用戶就可以將DDS構(gòu)建模塊包括Simulink本機建模模塊（例如Math函數(shù)，Time函數(shù)或Simulink Display模塊）進行連接并互連以構(gòu)建完整的仿真模塊。然后，用戶可以如下圖所示運行模擬。

圖4：與Simulink集成的Vortex DDS發(fā)布者和訂閱者模型。一旦通過仿真模式驗證了模型，就可以生成和編譯（或交叉編譯）模型的關聯(lián)代碼。Vortex DDS Simulink集成模塊與 Simulink編碼器 生成相應的 C DDS構(gòu)建模塊中的代碼。編譯后，即可通過DDS以分布式方式在所選目標上運行仿真。

現(xiàn)在，生成的仿真模型可以與任何其他DDS應用進行通信，可以通過網(wǎng)絡傳播仿真結(jié)果，或者向仿真模型提供來自現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。

下一節(jié)將說明如何在MATLAB中創(chuàng)建MATLAB Vortex DDS類的實例，以及如何與DDS實體進行交互。

MATLAB與Vortex DDS的整合

DDS與MATLAB的整合提供了DDS MATLAB類，使用戶能夠使用MATLAB語言為DDS通信建模。

通常，在開發(fā)階段，用戶需要：

使用標準的OMG IDL數(shù)據(jù)定義語言定義一個 DDS數(shù)據(jù)模型 。

將DDS數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為 MATLAB DDS實體類 （例如，主題類）。

代碼 使用 適用于Vortex DDS的MATLAB API對MATLAB程序進行編碼。。

下面的代碼快照中總結(jié)了這些步驟：

圖5：基于MATLAB的Pub Sub DDS應用。適用于Vortex DDS的MATLAB API支持QoS，數(shù)據(jù)過濾和查詢方面的所有DDS功能。

結(jié)論

使用Vortex DDS，您可以實現(xiàn)基于MATLAB/ Simulink應用的系統(tǒng)集成，并構(gòu)建一個 分布廣泛的全局數(shù)據(jù)空間。這樣可以有效地將測試和仿真框架進行統(tǒng)一。

考慮到所有有價值數(shù)據(jù)的語義，QoS，類型，內(nèi)容和格式，全球數(shù)據(jù)空間將對其 實時的， 沒有 單點故障 的進行處理和管理。

使您的仿真模型在Vortex DDS上進行交互，并從通過MATLAB/ Simulink進行實時數(shù)據(jù)分析和交互中受益。

圖6：全球數(shù)據(jù)空間整合并傳輸MATLAB和Simulink數(shù)據(jù)流。這種集成技術(shù)將幫助您在全球數(shù)據(jù)空間的頂部構(gòu)建自己的 情境意識層 來控制和監(jiān)控系統(tǒng)，并 以最低的成本為最終用戶創(chuàng)建增值服務。。

審核編輯：郭婷