Brevet FR2880150A1 — publié le 20060630

Dispositif et procédé pour féderer et intégrer des systèmes réels ou simulés afin de simuler le comportement du système ainsi élaboré La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif adaptés à expérimenter et à simuler (ou prototyper) le comportement de systèmes élaborés à partir de systèmes indépendants existants. Elle s'applique, par exemple, pour concevoir et valider, des 5 architectures de systèmes, des projets construits à partir de plusieurs systèmes de niveau inférieur. L'art antérieur divulgue différents produits tels que des passerelles informatiques de simulation, qui permettent de simuler différents protocoles devant être traduits pour leur application sur un système destinataire. L'art antérieur décrit aussi des procédés permettant de simuler le comportement d'un nouveau système élaboré à partir de différents soussystèmes. Ces procédés sont pour la plupart intrusifs. En général, ils impliquent le couplage entre les sous-systèmes impliqués dans la simulation, la nécessité d'élaborer un standard d'échange de communications, une compréhension mutuelle de la signification des données échangées et la modification des blocs fonctionnels de chaque sous-système. Les activités visant à fédérer ou coupler des systèmes de simulation actuellement existants, présentent notamment comme 20 inconvénient d'être intrusives. La présente invention repose sur une nouvelle approche: une sonde, non perturbatrice, est disposée au niveau de chaque acteur de la simulation. Cette sonde permet de récupérer uniquement les données nécessaires à cette simulation, un dispositif de collecte et de traitement des données sélectionnées est adapté pour les mettre en forme avant de les transmettre à une plate-forme de simulation, qui possède son propre environnement dans lequel les données vont être traitées. L'objet de l'invention concerne un dispositif de simulation caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants: É Un ou plusieurs sous-systèmes qui participe à une simulation d'un système futur donné, É Pour chaque sous-système un dispositif de prélèvement de données, les données appartenant à un profil donné (liste des types de données à prélever, sur un sous-système, associée à la façon de les prélever 10 [cyclique, événementiel, changement d'état...]), É Un système de contrôle central adapté à traiter les données prélevées pour au moins les synchroniser et gérer leur cycle de vie (création, mise à jour, destruction...), É Une, plate-forme d'expérimentation adaptée à accueillir un ou plusieurs modèles adaptés à simuler des systèmes réels ou des projets, ladite plate-forme comprenant une interface de contrôle et de commande d'application des consignes, un moyen d'exécution des étapes, É La plate-forme comprenant au moins un programme applicatif adapté à : É élaborer et à contrôler les classes additionnelles des données à aggréger aux entités résultant de l'application des modèles, et/ou É élaborer différentes entités à partir des données issues du dispositif central. L'invention concerne aussi un procédé de simulation d'un système futur élaboré à partir de sous-systèmes comprenant un ou plusieurs objets réels ou simulés caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: le prélèvement de données appartenant à un profil déterminé à partir des sous-systèmes, la mise en forme de ces données, l'hébergement de modèles par une plate-forme d'expérimentation comportant son environnement, l'application d'un ou de plusieurs modèles aux données mises en forme et/ou à des données synthétisées par la plate-forme. L'invention présente notamment les avantages suivants: É Seules certaines catégories de données connues à l'avance et nécessaires à la simulation sont prélevées, É L'interopérabilité requise entre les systèmes est moins exigeante. Il n'y a pas nécessité de traduire, de comprendre, d'envisager les réactions et les réponses à toutes les combinaisons de données et échanges entre systèmes puisque l'on limite volontairement le périmètre de ce qui est accessible par le système central. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple détaillé, donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexée des figures qui représentent: É La figure 1 un schéma d'architecture du système selon l'invention comprenant un système central de contrôle, les différents sous- systèmes participant à l'opération de simulation et les moyens de liaison associés aux entités, une plate-forme de simulation locale, É La figure 2 une variante de la figure 1 avec plusieurs couches, É La figure 3 un exemple d'application impliquant plusieurs brigades d'intervention, pompiers, médecin, etc. La présente invention décrite ci-dessous peut être utilisée dans tout domaine médical, civil, militaire, où l'on a besoin de simuler une nouvelle situation à partir de différents systèmes existants indépendants, éloignés ou non. L'architecture du système de simulation schématisée à la figure 1 comporte par exemple plusieurs systèmes indépendants et éloignés les uns des autres, Il à 1 m, appelés sous-systèmes comprenant plusieurs objets réels ou simulés 01 à m. Chaque sous-système possède des paramètres qui lui sont propres, respectivement {P11,..IPn}, {Q1 Qk}, {Z1, ZX}. Chaque sous-système, 11 à 1 m, est associé à un clispositif, par exemple, non intrusif, un agent de collecte, 21 à 2m, qui a notamment pour fonction de collecter certaines informations contrôlées, appartenant aux objets 01 à m, et de les transmettre à un dispositif de contrôle central de traitement et de gestion 3 de ces données. Le dispositif de contrôle central comprend une interface d'entrée 3e et une interface de sortie 3s. Les données traitées sont ensuite transmises à une plate-forme d'expérimentation 4 comprenant son propre environnement détaillé ci-après, dont notamment des programmes applicatifs 4p. La plate-forme comprend une interface d'entrée 4e recevant les données mises en forme, une interface de sortie 4s des données auxquelles les modèles ont été appliqués, et une interface de contrôle et commande 4c permettant d'appliquer des consignes à prendre en compte lors de l'expérimentation et un moyen d'exécution qui lance la boucle d'expérimentation (activation périodique ou événementielle de l'ensemble des modèles). Un sous-système possède ses propres programmes applicatifs. 15 Le sous-système peut être une simulation, un système réel ou encore un système hybride composé de simulation et de systèmes réels. L'agent de collecte des données, également nommé sonde , ci- après, est adapté à collecter certaines données prédéfinies selon un profil donné. Le profil est défini comme une liste des données à prélever sur un sous-système, associée à la façon de les prélever (cyclique, événementiel, changement d'état). La sonde délivre au dispositif de contrôle central 3 certains informations spécifiques élaborées par des applications séparées, des programmes, des simulations, des systèmes réels et hybrides qui sont enfouis dans les sous-systèmes 1 l à 1 m. Une sonde peut aussi permettre de noter la variation des valeurs des paramètres sélectionnés au dispositif de contrôle central (programme applicatif de 3) qui déclenche une mise à jour des paramètres d'entités correspondantes. Elle permet notamment de transmettre les nouvelles valeurs de clonnées en cas de variation ou périodiquement, dicté par le paramétrage du profil associé. Chaque sonde annexée à un sous-système transmet par exemple l'identifiant du sous-système, et l'ensemble des données collectées et sélectionnées. Les sondes peuvent êtres conçues de façon à n'autoriser la circulation des données que dans un seul sens. Ceci, permet notamment d'empêcher une intrusion du système central vers le système distant afin d'offrir des garanties de sécurité. La sonde peut être une diode. Le dispositif de contrôle central 3 est, par exemple, un processeur adapté à exécuter différents traitements sur les données. Les traitements sont, par exemple, leur mise en forme avant transmission vers la plate-forme d'expérimentation, leur synchronisation. Le dispositif de contrôle central 3 se présente, par exemple, sous la forme d'un programme applicatif qui gère le cycle de vie (la création, la mise à jour, la destruction des entités et leurs comportements). Il gère aussi la connaissance partagée dans les différentes couches de l'espace global des paramètres. Le dispositif de contrôle central 3 peut être en liaison avec des stations de préparations de scénarios de simulation ou d'expérimentation, des stations de contrôle et de supervision d'exécution des simulations, ainsi que des outils de contrôle, affichage et analyse des résultats, non représentées pour des raisons de simplification. La plate-forme d'expérimentation 4 comprend, par exemple, un ou plusieurs processeurs 4p sur lesquels tournent des programmes applicatifs, adaptés à créer et à élaborer, dans l'environnement propre de la plate- forme différentes entités, à partir des informations provenant du dispositif central 3. La plaise-forme d'expérimentation permet d'appliquer aux modèles Mi, un comportement hérité de celui des sous-systèmes complété et contraint par des éléments de comportement synthétisés par le programme applicatif de la plate-forme. Ces processeurs sont aussi adaptés à synthétiser des données au moyen de programme applicatif. La plate-forme est adaptée pour accueillir différents modèles aux données sélectionnées et mises en forme. Le moyen de visualisation des résultats des simulations est, par exemple, un mur d'affichage basé sur des modules pouvant être mis en cascades de rétro projection. Une partie de ce mur est par exemple tactile, et permet des interactions tactiles directes sur les entités affichées. Des opérateurs peuvent interagir au niveau de la plate-forme au moyen d'interfaces non décrites sur la figure. Les entités correspondent à des représentations logicielles d'un objet réel ou virtuel appartenant aux sous-systèmes. Cette représentation peut se concevoir sous formes de couches dont chaque couche représente l'espace de variation possible de paramètres caractérisant l'objet réel ou virtuel ou son comportement. A titre d'exemple non limitatif, une entité est par exemple un camion, ses paramètres de mobilité sont localisées dans la couche de mobilité, sa capacité à communiquer dans la couche de communication. Les sous-systèmes sont reliés au dispositif de contrôle central par exemple au moyen de liaisons de communications telles que des liaisons IP (Internet Protocol) de 2Mb/s par exemple, autorisant les flux de données, les données pouvant être chiffrées. Le système global d'expérimentation peut comprendre un poste 25 de pilotage qui, en fonction des résultats de simulation, agit sur les différents sous-systèmes afin de faire varier le profil des données à prélever. La mise en oeuvre du procédé de l'invention, est réalisée, par exemple, de la manière décrite ci-après. L'expérimentation globale effectuée sur la plate-forme met en oeuvre différents acteurs représentés (synthétisés, modélisés) par des modèles en couches. Une couche de simulation représente une dimension paramétrique (un degré de liberté, un sous-espace) d'une caractéristique d'un modèle. Les couches de simulation sont ainsi construites et choisies par rapport à des paramètres choisis au préalable, ou en cours de fonctionnement. Les paramètres sont par exemple la couche mobilité qui contient les positions spatiales (x, y, z) et les coordonnées de vitesse (vx, vy, vz) d'un sous-système ou encore des couches de communications contenant des émetteurs/récepteurs (fréquence, modulation, mode), des noeuds de réseau (maître, esclave, relais,..), des protocoles. Les différentes couches sont par exemple synchronisées entre elles, puis fusionnées, pour produire un modèle composite indivisible dont le comportement sera dicté par celui des paramètres des couches qui la composent, en respectant toutefois des contraintes globales liées au fait que le modèle résultant est indivisible. Le dispositif de contrôle 3 utilise les informations collectées par les sondes déportées pour créer et générer des entités dans son propre environnement contrôlé, les couches générées étant désignées comme des couches d'entités éloignées. Grâce aux sondes déportées gérant les fonctionnalités, des valeurs de paramètres sont collectées dès qu'elles varient et sont transmises au bloc de construction du dispositif de contrôle central qui déclenche une mise à jour des paramètres des entités correspondantes. Ainsi les couches des entités éloignées peuvent être considérées comme des vues représentatives du comportement des paramètres des applications séparées externes, des programmes, des simulations, des systèmes hybrides et réells. Un programme applicatif du système de contrôle central a notamment la capacité d'élaborer et cle contrôler les classes additionnelles des paramètres qui peuvent être agrégées aux entités à partir des couches d'entités éloignées pour former d'autres couches paramétriques. Les entités résultantes ont d'une part, un comportement similaire à leurs homologues dans les systèmes éloignés dans un espace paramétrique donné, et d'autre part les paramètres complémentaires se comportent comme dirigés par l'applicatif du systèrne contrôlé centralement. Le programme applicatif du dispositif central gouverne le cycle de vie (création, mise à jour, destruction) des entités et leur comportement grâce aux informations et à la connaissance partagée dans les différentes couches de l'espace global paramétrique. La figure 2 schématise un exemple d'application où les couches peuvent être de différentes natures. Cl et C2 correspondent à des couches des entités éloignées contrôlées par le dispositif de contrôle central puis élaborées par le prograrme applicatif de la plate-forme 4. Le comportement des paramètres des systèmes éloignés considérés dans l'application sont dupliqués. C3 et C4 correspondent à d'autres types de couches additionnelles issu directement du programme applicatif de la plate-forme 4. La figure 3 représente un exemple d'application où les sous-20 systèmes sont composés: É (D'une brigade simulée 10 de pompiers. Les paramètres connus sont par exemple, le nombre de véhicules, la capacité de chacun des véhicules, etc. É D'une brigade réelle 11 de pompiers. É D'un ensemble d'urgence médicale 12 composé, par exemple de véhicules, ambulances, hélicoptères, d'intervenants, de matériels, etc É (D'une brigade de police nationale 13, composée, par exemple de véhicules légers, d'hélicoptères d'intervention, d'intervenants, É D'une brigade de génie civile 14, composée d'intervenants et d'engin de déblayement. Un profil de données à sélectionner est fixé. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention se déroule de la manière suivante: É Les sous-systèmes transmettent via la sonde, 20, 21, 22, 23, les informations correspondantes au profil fixé, vers le processeur central 15. Ce dernier traite les données prélevées, il les synchronise et les transforme en un format homogène au vu des traitements futurs. É Les données mises en forme sont ensuite transmises à une plate- forme d'expérimentation 16 comprenant une interface d'entrée 16e une interface de sortie 16s, une interface de contrôle et de commande 16c, un processeur 16p ayant des fonctions identiques au processeur 4p (figure 1). Le processeur 16p est adapté à appliquer différents modèles. Les modèles mis en oeuvre peuvent être: É Un modèle de capacité 17; capacité à éteindre le feu, à résister à la chaleur, etc. É Un modèle équipe anti-feu 18. Les résultats de l'application des modèles sur les données sont transmis par exemple à un écran 19. Un poste de contrôle et de commandement 24 permet d'intervenir au niveau des différentes brigades, à partir des résultats de simulation. La plate-forme peut aussi comporter des modèles de type commande de crise, un modèle d'évacuation de la population, un modèle 25 d'embouteillages, etc.. Les modèles appliqués génèrent plusieurs couches d'entités représentatives du comportement des paramètres sélectionnés dans l'environnement de la plate-forme d'expérimentation, après application d'un modèle. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de simulation caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants: É Un ou plusieurs sous-systèmes (11, 12, 13) qui participe à une simulation d'un système futur donné, É Pour chaque sous-système (11, 12, 13), un dispositif de prélèvement de 1 o données, (21, 22, 23) les données appartenant à un profil donné, É Un système de contrôle central (3) adapté à traiter les données prélevées pour au moins les synchroniser et gérer leur cycle de vie, É Une plate-forme d'expérimentation (4) adaptée à accueillir un ou plusieurs modèles adaptés à simuler des systèmes réels ou des projets, ladite plate-forme comprenant une interface de contrôle et de commande (4c) d'application des consignes, un moyen d'exécution des étapes, É La plate-forme comprenant au moins un programme applicatif (4p) adapté à: É élaborer et contrôler les classes additionnelles des données à 20 aggréger aux entités résultant de l'application des modèles, et/ou É élaborer différentes entités à partir des données issues du dispositif central (3). 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de 25 prélèvement des données (21, 22, 23) est un dispositif ayant un sens de circulation fixé. 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de prélèvement des données (21, 22, 23) est adapté à transmettre les nouvelles valeurs de données en cas de variation ou périodiquement, dicté par le paramétrage du profile associé. 4 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un sous-système est un sous-système simulé. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un sous-système est un sous-système réel. 6 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un sous-système est un sous-système hybride. io 7 Système de simulation caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, un dispositif d'affichage des résultats (19) et un dispositif de commande (24) relié aux différents sous-systèmes. 8 - Procédé de simulation d'un système futur élaboré à partir de sous-systèmes comprenant un ou plusieurs objets réels ou simulés caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: le prélèvement de données appartenant à un profil déterminé à partir des sous-systèmes, la mise en forme de ces données, l'hébergement de modèles par une plate-forme d'expérimentation comportant son environnement, l'application d'un ou de plusieurs modèles aux données mises en forme et/ou à des données synthétisées par la plate-forme. 9 - Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la variation d'une 25 des données prélevées est prise en compte dans l'étape de mise en forme.