支持虚拟样机的协同仿真平台关键技术研究

为了支持虚拟样机开发环境中不同领域，分布，异构的仿真系统间的信息共享和互操作，提高协同仿真平台的可扩展性和灵活性，提出了灵巧产品模型建模，协同仿真资源库集成管理方案和协同环境运行框架，并具体说明了基于DCOM的仿真工具协同的关键实现技术，支持仿真联邦管理的数据库设计和CORBA的应用实现技术，通过轿车虚拟开发的初步应用实践，基于上述研究所开发的平台能有效支持复杂产品的虚拟开发。     

基于网格的HLA/RTI仿真系统互联与资源共享

基于网格技术支撑复杂系统协同建模/仿真过程中的系统建模和仿真运行两个不同阶段,以实现仿真资源的安全共享与重用、协同互操作及优化调度运行。在仿真运行阶段,根据仿真系统特点、实时性要求等级以及资源共享需求的不同,提出采用基于网格的运行控制及信息发布、基于Grid/Web服务的仿真系统互联以及基于网格的联邦成员模型共享与动态组装三种不同的互联与运行模式,并对每种模式适用的应用类型、系统实现体系结构以及关键技术进行了研究与实现。     

面向复杂产品建模与仿真系统的开放式云架构设计

针对复杂产品建模与仿真系统侧重于解决异构模型联合仿真,无法实现仿真资源的按需共享、协同的问题,提出了一种面向复杂产品建模仿真系统的开放式云架构,实现跨组织仿真软件、硬件资源的按需共享、协同,从而支持复杂产品全系统、全生命周期随时随地、实时、连贯、透明地请求、访问和获得仿真服务。并使用对象过程方法论对系统的仿真互操作及仿真资源的按需共享、协同过程进行建模和推演。通过控制系统的研制应用范例,验证了面向复杂产品建模与仿真系统的开放式云架构设计的有效性。     

基于HLA的复杂产品多联邦协同仿真运行管理研究

简要分析了复杂产品设计对协同仿真技术及其环境的需求，从透明性、异构性和开放性等三个方面讨论了基于HLA的复杂产品设计协同仿真系统的特点。针对HLA在透明性方面的不足，提出了一种秉用客户端／服务器模式的协同仿真运行管理方法，能够有效地实现同时对多个仿真联邦的管理，并提出了基于该管理方法的协同仿真管理系统的体系结构，最后介绍了原型系统的实现。     

基于HLA的异构仿真系统的快速集成方法综述

仿真应用需求从过去的单系统仿真,发展到今天的多系统仿真和复杂系统联合仿真,且仿真系统对各自仿真平台的需求也有所差异,实现这些仿真系统尤其异构仿真系统的快速集成具有实际意义.主要论述基于HLA的异构仿真系统的快速集成方法,首先描述异构仿真系统实现快速集成的三种相关支持技术:代理技术、中间件技术和Web技术;接着详细讨论基于这些技术的不同实现方法,包括利用桥接成员实现多联邦互联,通过仿真系统框架中间件使仿真系统在异构仿真平台上实现快速集成,使用基于Web技术的XMSF使仿真系统成为松散耦合、面向组件和跨平台实现;最后总结这些方法的研究现状和各自特点.     

虚拟样机工程中仿真模型包装与发布机制

在复杂产品虚拟样机工程中,对异构的仿真模型进行包装和发布,以便提高模型间的互操作性和模型资源的可重用性,一直是复杂产品协同设计仿真技术需要解决的问题之一。为了解决这个问题,以国家863/CIMS主题的科研项目为背景,研究采用WEB服务技术实现仿真模型的包装和发布,提出基于协同仿真平台COSIM的仿真模型发布平台的集成框架,并研究其中的关键技术及其实现,阐述仿真模型在复杂产品虚拟样机协同设计仿真环境中的发布和查询机制,最终达到模型资源重用和数据共享的目的。     

战争系统基于Agent建模若干问题的讨论

在笔者前期研究工作的基础上，对战争系统Agent建模的若干问题——与传统建模方法的区别、建模理论、实体与Agent、仿真平台相关问题等进行了深入的讨论。研究表明，基于Agent的建模方法在某种程度上优于传统的基于解析公式的建模方法，为战争模拟所面临的典型复杂问题——战争问题分解、战争问题求解、模型颗粒度问题、聚合与解聚问题、实体能力问题和损耗模型问题等的解决提供了新思路和启迪，其将有望成为战争复杂系统建模仿真的突破口。     

聚合级CGF仿真中仿真应用程序的管理

对于大规模的聚合级CGF仿真,需要一定数量的计算机资源来实现,为了尽量减少占用的计算机资源和仿真中联邦成员的数量,也为了加强对这些资源的管理,针对具体的仿真应用,建立一个来管理聚合、解聚过程中需要的仿真程序的主控台是十分必要的,另外,为了加强对运行在所有机器之上的如此众多的仿真应用程序的管理,开发AST_SERVER和AST_CLIENT应用程序管理软件,可以提高聚合级CGF仿真项目的开发效率。     

基于离散,封闭过程的可变分辨率建模实现

在离散事件仿真模型的基础上,结合一体化层次可变分辨率方法、面向对象方法和人工智能（ＡＩ）问题求解模型中Ｏｐｅｎ表和Ｃｌｏｓｅｄ表的控制结构,实现了一种基于离散、封闭过程的仿真模型,以及过程初始点基于规则解聚和过程中间点基于仿真解聚的解聚方法。该模型和方法可以很好地完成运行中分辨率的分层变化并确保聚合与解聚的一致性。     

空军作战仿真模型聚合与解聚研究

模型聚合与解聚问题是多分辨率建模需要解决的核心问题之一,其本质是不同分辨率等级模型之间的转换,完成不同分辨率模型之间的交互。以空军作战仿真中不同层次仿真系统集成问题为背景,论述了模型聚合与解聚的基本原理,给出了模型交互的基本准则;在对空军作战仿真模型聚合与解聚问题分析的基础上,详细论述了实体位置、速度、状态以及战损、战斗力指数的聚合与解聚问题,并给出了面向工程实践的聚合与解聚方法。     

一种支持异构操作系统的协同仿真运行支撑系统

在复杂产品协同仿真中,将涉及总体、控制、气动、结构、电气系统等多学科领域模型,不同的仿真系统运行于不同的操作系统,TH_RTI是以HLA1.3规范为蓝本开发的运行支持系统,实现了HLA规范的标准接口。TH_RTI无法满足不同操作系统中仿真成员的互操作。在TH_RTI的基础上,提出了一种支持异构操作系统的运行支撑系统HOS_RTI,对原有的TH_RTI进行跨平台移植,HOS_RTI可以实现对异构操作系统(Windows和Linux)的支持。HOS_RTI通过典型的复杂产品——高速动车组的仿真,检验了该运行支撑系统的可行性。     

基于GMMSTS的协同机制研究

分析了在广域网环境下进行大规模分布仿真时海量异构资源难以协同的问题,提出了一种基于网格的多用户多任务仿真训练系统(GMMSTS).详细研究了GMMSTS中存在的多种协同关系,定义了基于用户和基于联邦的两类协同机制,并讨论了具体实现方案,完成了复杂协作关系的有效管理.GMMSTS已应用到某雷达模拟训练器中,其中的协同管理模块成功地实现了多任务,多用户的协同,取得了良好的效果.     

协同仿真运行管理平台研究与实现

研究协同仿真运行管理平台的设计和实现。协同仿真平台支持异地建模、分布仿真、支持不同仿真工具之间的互操作。协同仿真运行管理平台是协同仿真平台的一部分，具有仿真运行管理、仿真时间管理、仿真数据管理等功能。本文探讨了运行管理平台的实现机理，最后介绍了一个应用实例。     

潜艇航行训练模拟系统层次联邦设计研究

针对基于HLA潜艇航行训练模拟系统与其它仿真系统联合进行仿真时所出现的问题，即系统内部交互信息会被参与联合模拟的联邦成员所获得，需要进行数据过滤，为此设计了层次联邦体系结构，根据实际情况，在大系统中联邦成员可以进行适当简化，将多分辨率建模技术引入到层次联邦设计中去，采用多分辨率实体建模的方法，设计出潜艇航行训练模拟系统联邦成员的多分辨率实体模型。当潜艇进行不同层次的训练模拟时，调用不同的相应层次的多分辨率实体模型，从而实现潜艇航行训练模拟系统的重用性，降低仿真复杂度，提高系统仿真开销的有效性。该层次联邦设计的实现对于提高复杂系统仿真的可重用性，丰富多分辨率建模理论有重要的意义。     

仿生膝关节虚拟样机与协同仿真方法研究

设计用于仿人机器人的四连杆封闭链膝关节。以仿生膝关节研发为实例,提出用虚拟样机协同仿真进行系统仿真。研究用Pro/E,ADAMS和Simulink相联合的组织内部协同仿真方法。建立了四连杆仿生膝关节和机器人腿虚拟样机,并详细给出异构层次化模型协作方法和迭代学习控制协同仿真方法,进行了仿真实验。虚拟样机协同仿真方法面向多领域,可避免复杂的人工建模和求解过程,仿真逼真且接近实际系统,为四连杆仿生膝关节提供好的研究方法。     

基于可扩展层级架构的异构系统信息交换

联合试验要求构建大规模分布式实时仿真环境。仿真体系结构主要解决模型的互操作、组合和重用,在通信性能和扩展性方面存在不足,难以满足实时性需求。本文提出了一种基于数据分发服务的仿真系统互联架构,利用其优势可以建立高实时性、易扩展的仿真系统。将仿真系统、仿真系统交互信息映射成为数据分发服务(data distribution service, DDS)实体,建立实体间的公布/订阅关系,可实现仿真系统间的信息交换。以数据为中心的公布订阅机制规定“只有属于同一数据空间的公布者和订阅者之间才能建立公布/订阅关系,该机制限制了架构的扩展性。利用Domain桥将两个数据空间相联,通过主题映射实现不同数据空间的信息交互,以提高仿真架构的性能和扩展性。最后,通过两个原型试验发现了映射模型与系统性能的关系,证实了Domain桥的功能和性能。     

基于周期驱动的动态聚合解聚多分辨率建模仿真方法

针对传统动态聚合解聚多分辨率建模仿真面临的链式解聚,一致性维护难,复杂度高,实用性差等问题,提出了一种基于周期驱动的动态聚合解聚多分辨率高效仿真模型.其基本原理是模型的聚合解聚不受控于实体内部的复杂交互,而是以固定的周期为驱动,并允许跨分辨率交互发生,此外,模型力求实现宏观上的一致性,而不去对个体的一致性进行特别关注.介绍了模型的仿真调度机制,建立了参数化聚合解聚形式化模型,分析了模型对体系复杂特征的影响.此外,对模型的可控性(误差和计算复杂度)进行了理论分析,表明了宏观一致性解的存在性,并理论上证明了模型存在且只存在一个单位增益因子,从而简化了求解过程.最后,以武器装备体系为例,在多分辨率架构设计的基础上,对模型可行性和有效性进行了实验验证.研究对于多分辨率建模仿真技术的推广应用具有重要的促进意义.     

面向最终用户编程的图像处理虚拟实验平台

针对Matlab、ImageJ等数字图像处理计算资源无序分布、多元异构、无法实现计算协同、普通用户难以使用等特点,提出了一种面向最终用户编程的数字图像处理虚拟实验平台模型。该平台采用面向服务的体系架构开发,将地理位置分布的计算资源统一封装为服务构件,向最终用户屏蔽图象处理设备分布、异构的特性。为了形式化表达实验设备之间的复杂连接关系,设计了一种面向领域的实验流程描述语言。基于实验流程描述语言和服务构件动态组合技术实现了分布式图像处理实验设备之间的动态聚合;与已有的工作相比,该平台有效地解决了网格环境下异构虚拟实验设备的资源共享、动态协同和运行调度问题,为用户提供了一种不受时间、地点以及实验设备约束的数字图象处理虚拟实验环境。     

多联邦系统构建原则和时间延迟的探讨研究

在实际仿真应用中，有时单纯的一个基于HLA的联邦不能满足仿真任务要求，需要构建一个复杂的分布仿真系统来完成仿真任务，复杂分布仿真系统可以分为多联邦协同仿真系统，多协议复合系统，平台级和聚合级混合仿真系统。本文研究了通过使用PROXY构建的由多联邦系统组成复杂HLA系统的构建原则，并分析了多联邦系统中数据传输的时间延迟问题。     

一种基于角色的协同仿真系统访问控制模型

针对当前协同仿真系统中的应用需求,提出并实现了一种基于角色的协同仿真系统访问控制模型.在这个模型中,通过建立用户.角色_权限三者之间的映射关系,并进行统一管理和维护,提高了协同操作中的灵活性和有序性.同时充分利用已有仿真系统的属性扩展特点,验证了该模型的可行性.