DEVS/HLA分布仿真系统的时间推进方法研究

离散事件系统规范(DEVS)和高层体系结构(HLA)关注于不同的系统层次,将它们结合起来可以有效实现模型重用并利于仿真系统的校核和测试.DEVS/HLA分布仿真环境是将两者集成在一起的实现形式,该环境的核心在于如何利用时间管理服务在HLA分布模式下实现DEVS协议.在对DEVS/HLA环境的体系结构进行详细分析的基础上,详细研究了协调者控制和基于映射机制的两种时间推进方法,着重针对映射式方法提出了一种改进的时间推进算法,该算法能够为成员提供尽可能大的前瞻量,从而改进了DEVS/HLA系统的时间推进效率,算法的实际性能通过实验进行了验证.     

HLA时间管理中死锁的解除

时间管理服务是高层体系结构HLA(High Level Architecture)的重要组成部分，而考虑不全面的时间推进机制和算法会导致死锁，进而导致整个仿真系统无法向前推进。讨论了死锁出现的原因，对Frederick算法存在的不足之处进行了修正，提出了改进的身高测量法，并证明了这种方法不会产生死锁现象。在设计一个联盟时可考虑使盟员灵活地使用保守和乐观两种时间推进机制，并在对保守盟员计算GALT时使用改进的身高测量法，这样就可以在仿真过程中有效地避免死锁的产生。     

HLA时间管理中死锁的研究

时间管理服务是高层体系结构HLA（High Level Architecture）的重要组成部分,而考虑不全面的时间推进机制和算法会导致死锁,进而导致整个仿真系统无法向前推进。从零前瞻量、时间管理策略、时间管理算法以及死锁的解除等方面对分布式仿真中的死锁问题进行了多方面的研究,探讨了死锁发生时系统所具有的一系列现象,论证了发生死锁和不可能发生死锁时的各类情形.讨论了死锁出现的原因,对Frederick算法及身高测量法存在的不足之处进行了修正,提出了一种严格序算法,并证明了这种方法不会产生死锁现象。在设计一个联邦时可考虑使盟员灵活地使用保守和乐观两种时间推进机制,并在对保守盟员计算GALT时使用序算法,这样就可以在仿真过程中有效地避免死锁的产生。     

航天任务系统仿真框架中的HLA时间管理

为了实现航天任务系统仿真框架中各组件的时间同步和组件间的协调数据通讯,分析了时间管理的特点和目标,设计了具有良好兼容性的时间同步管理策略.该策略运用事件驱动技术实现了时间步长在联邦范围内的动态选择,以多种推进服务组合的方式完成了组件间的时间同步和有序数据交换,并用petri网给出了联邦成员的推进逻辑图.分析表明,该策略实现了仿真组件时间同步策略的统一性和兼容性,促进了仿真组件的重用,在保证仿真逻辑正确的同时实现了系统的高效推进,对其它类似的分析仿真系统的时间管理具有一定的借鉴意义.     

战场环境下多无人机时敏任务动态分配算法

时敏目标呈现的持续时间和出现空间不稳定等特点加大了无人机编队任务分配难度,将影响无人机编队的任务执行效果。针对该问题,在Leader-Follower编队结构下提出一种多无人机时敏任务动态分配算法,实现战场环境下多架无人机对多个时敏目标的打击。该算法在时敏目标时间窗口约束下,通过综合评估目标威胁代价、距离代价、任务执行时间、毁伤能力和打击收益完成编队任务动态分配,保证了无人机编队打击多个时敏目标的效能最大化。仿真结果证明了该算法的有效性。     

并行分布式仿真中最小时间窗MTW算法研究

并行分布仿真对复杂大规模动态系统的研究以及探索其长远的应用提供了便利,近年来目益成为研究的热点.然而时间管理是关注并确保并行分布仿真正确执行的核心机制,也是影响并行分布仿真系统高效运行的重要因素之一.首先分析了乐观机制存在的弊端;然后提出了一种不依赖反消息就能乐观推进的MTW混合推进算法,详细阐述了算法的思想、步骤及其实现,最后对算法进行了分析,证明它在一定程度上能够有效避免极端乐观和过分保守.     

基于任务驱动的机载相控阵雷达TAS调度算法

针对单波束多功能机载相控阵雷达的资源分配问题,提出一种自适应搜索加跟踪(track and search, TAS)调度算法。该算法以调度间隔为周期,基于先前调度任务的处理结果实时生成当前的任务请求集合,以跟踪类型任务竞争时间资源,搜索任务一直等待空闲时间片为准则,实现搜索和跟踪的协同调度。此外利用波束位置、任务类型和预测速度信息,实时分配各执行任务的工作波形。仿真结果表明,该算法能够合理调度各类跟踪请求事件和搜索事件,同时具有自适应调整执行事件的跟踪时间间隔和探测波形的能力。     

战时装备维修任务调度的两种新算法

针对基于最大保障时间的战时维修任务调度问题,建立了以维修效益最大为目标的调度模型,并给出了两种模型求解算法。算法1以最大保障时间和维修效益作为维修任务的优先级设计参数,充分考虑了维修任务的紧迫性与价值;算法2进一步考虑维修小组的可维修装备数量,使得各小组的维修负载更加均衡。利用该方法,在满足作战单元最大保障时间的前提下,可使得装备维修效益最大,有效地解决了战时维修任务的调度问题。     

伴随修理中的维修任务调度策略

伴随修理是一种重要的维修保障形式, 合理地调度维修任务将提高伴随修理的效率, 进而将提高作战单元的作战效能. 应用离散事件仿真方法对伴随修理中的维修任务调度策略进行了研究. 首先, 对伴随修理及维修任务调度策略进行了探讨. 其次, 建立了装备作战单元伴随修理的仿真模型. 最后, 应用仿真模型对几种维修任务调度策略进行了仿真评估, 并分别对 平均故障间隔时间(MTBF)、任务持续时间、抢占资源、优先级更新方式的影响进行了分析. 仿真结果表明, 应尽可能 允许重要维修任务抢占所需资源, 调度过程中优先考虑重要的维修任务, 在故障频繁的时候使用"改进的先到先服务(MFCFS)"策略, 故障不频 繁的时候使用"改进的最小处理时间(MSMPT)"策略, 比较可靠的策略是"改进的预测最早完成时间(MEETOC)"策略.     

修复后性能下降的可修件的备件可用概率仿真算法

采用事件调度法的策略对装备使用与维修过程进行仿真,给出了修复后性能下降的可修件在先换新件和先换旧件两种策略下备件可用概率的仿真算法。该算法能精确计算安装在不同装备上、具有不同故障间隔时间分布、不同修复时间分布、可修次数受限的可修复部件的备件可用概率。仿真算例验证了算法的正确性。     

一种基于灰色聚类的仿真网格系统性能评估方法

从仿真网格中节点的整体性能角度出发,针对如何确定包括任务量和通信量的负载问题,通过对底层网格物理资源和仿真联邦应用的相关性能参数进行分析,提出了灰色聚类的动态性能评估方法,建立了影响仿真网格系统性能的负载指标模型。该方法不仅可以避免以往评估算法的片面性,而且描述出了影响性能各因素间关系的强弱、大小和次序,达到了以网格动态性为中心的对系统进行评估的目的。     

面向多阶段任务可用度的装备群维修决策模型

多种维修方式的综合应用可最大限度提高装备可用度。针对装备群的多阶段任务特点,将维修活动近似安排在任务间隔期内,认为部件以一定的概率必然出现故障,获得了阶段期望维修时间。然后充分考虑了部件的3种维修策略以及产生的延误时间,给出了任务可用度的定义。以最大化任务可用度为目的,在综合分析阶段任务分配方案及维修方式选择影响的基础上,建立了一种非线性整数规划模型。基于问题实际提出了改进遗传算法对模型进行求解,以新的多层分段染色体形式表示优化方案,并调整遗传算子的操作方法以易于算法的实现。最后给出具体实例证明了模型及算法的有效性,有利于决策人员做出合理的任务及维修活动安排。     

基于横向转运策略的可修备件多点库存建模方法

横向供应管理是提高装备保障效率的有效途径,为备件的管理模式提供了一种新的思路。针对该问题,通过分析稳定状态下库存水平的状态转移,建立了基于库存稳态概率的可修备件多点转运库存模型。运用启发式方法对模型进行求解和优化,算法的正确性通过仿真进行了验证。结合相关时间和费用参数,对模型进行扩展,构建了横向转运费用模型。通过实例对转运和非转运费用模型进行对比分析,验证了所构建模型算法的合理性。该方法能够在达到装备保障性指标的情况下,节省大量的库存费用,对于完善备件库存理论具有重要意义,为制定合理的备件优化方案提供决策依据。     

网格环境下基于HLA的自适应仿真研究

在面向服务的网格环境下进行基于HLA的分布仿真时,网格环境的变化会使模型服务无法完成联邦成员对象实例的访问,从而导仿真运行终止,故必须在仿真中引入很强的容错机制,使仿真能自适应地运行.为满足网格环境下分布仿真运行的这些要求,先将模型设计成具有自适应能力的网格服务,再对运行支撑的本地组件(LRC)和核心组件(CRC)作服务化的改造,在这两组件间建立了两条基于Http协议的链接.通过为HLA增加几个模型管理接口,在LRC和CRC以及自适应模型服务三者之间实现了信息的互通,这使得模型服务的自适应能力被提升为仿真运行的自适应能力.实验表明,在网格环境下进行的自适应仿真具有了容错能力.     

资源约束的拼件维修模型与粒子群求解算法

为了获得最优的装备作战单元的拼件维修方案与任务分配方案, 建立了一种同时优化拼件维修方案与任务分配方案的非线性规划模型, 模型中同时考虑了不同任务对武器系统的具体需求、武器系统的客观情况、维修资源约束, 可以最大化地协调任务、装备群与维修资源之间的矛盾, 所以更加贴合实际. 设计了基于粒子群算法的求解算法, 包括算法框架、粒子的表示、初始化、适应度函数、更新方法等. 最后, 应用该粒子群算法对具体实例进行了求解, 分析表明模型与算法可以有效地优化任务分配方案与拼件维修方案, 提高装备作战单元任务成功概率, 为决策者制定决策提供指导.     

可修系统任务分析与成功性评估模型

通过分析可修系统任务执行时间的特点、任务成功要求以及执行现场维修保障条件,在综合考虑影响任务成功性因素的基础上,给出了四种情况下的任务成功概率评估模型,前三种模型分别是任务执行现场不具备任何维修保障条件下、具备备件快速更换条件下、既具备备件快速更换又具备故障件修复的条件下,对于确定和随机任务执行时间,可修系统在规定最大任务时间内不发生故障的概率。最后一个模型是在任务执行现场既具备备件更换又具备故障件修复的条件下,对于确定和随机任务执行时间,可修系统在有无规定最大任务时间内可以发生故障但总停机时间小于规定最大停机时间的概率。最后,针对其中一个模型,给出了可修算例。     

面向虚拟仿真环境的RTI性能测试研究

针对虚拟仿真环境中RTI的性能需求设计测试指标,测试指标包括对RTI能够支持多大规模的分布式虚拟仿真进行的规模支持能力测试;属性更新延迟和交互的延迟更新;反映系统在单位时间内能够处理的最大容量的数据包的吞吐量测试;在联邦成员连续请求时间推进的情况下,RTI对其请求的响应时间的时间推进请求响应测试;联邦成员在占用一定的计算时间时,对系统其它性能指标的影响的基于盟员负载的真实仿真测试。对于上述测试指标,提出了相应的测试方案,通过对测试数据的分析比较不同RTI和盟员开发的实现方案如:RTI的体系结构、本地线程方式、数据传输的打包方式对RIT性能指标影响的定量分析,进一步提出得到满足分布式虚拟仿真环境要求的实时性RTI的技术实现方案。     

基于移动代理的分布式仿真建模与分析

随着分布式仿真规模的扩大,传统的分布式仿真技术不能完全满足系统需求。利用移动代理的自主性,协调性和智能性等特点,按照RTI接口规范,实现仿真系统功能。首先,分析HLA作为移动代理分布式仿真环境的可行性,指出移动代理在分布式仿真中的优势,然后,构建基于移动代理的邦元管理框架,设计了移动代理邦元运行流程,最后,讨论了在HLA环境中移动代理的时间管理,共享和发布机制等关键问题。构建了基于移动代理的分布式仿真原型系统,并进行了仿真应用测试。     

RTI系统时间管理算法研究

ＲＴＩ是高层体系结构ＨＬＡ的软件实现，它分分布式交互仿真提供透明的服务。时间管理是影响ＲＴＩ系统高效运行的重要因素之一，本文结合并行离散事件仿真思想，深入探讨了ＲＴＩ时间管理算法。该算法从系统可实现角度分别研究了时间管理中ＬＢＴＳ计算、死锁检测与解锁，成员时间属性改变以Ｌｏｏｋａｈｅａｄ值改变等的有关算法，应用结果表明该算法有效提高了系统运行的并发度，ＲＴＩ系统性能也得以明显改进。