复杂大系统中数据分发管理的几种实用方法

在基于HLA/RTI的联邦开发中,复杂大系统的数据分发是一个急需解决的问题。本文分析了HLA/RTI中数据分发管理的实现机制和大系统中数据分发的困境,提出了通过在外部增加实体模型推进、优化匹配算法和减少组播组来提高数据分发效率的方法,并给出了仿真验证结果。     

分布式交互仿真中一种新的数据分发管理算法的研究

高层体系结构HLA中的数据分发管理DDM的主要目标是为了尽可能地减少成员收到不需要的数据和流过网络的数据量，以有效地使用系统的通信带宽和处理机的计算能力来满足系统的可扩展性，同时也提高了仿真效率。在对HLA中数据过滤机制深入研究的基础上，提出了一种新的DDM算法：首先利用网格进行区域匹配的计算，其次给当前有公布区域和订购区域重叠的网格单元动态地分配组播地址，最后实现把部分公布数据传递给接收方。仿真结果证明了方法的有效性。     

基于网格的数据过滤机制及性能优化研究

在大规模分布式交互仿真中，大量仿真实体之间如何进行有效的数据通信是仿真领域研究的重点和难点。为了解决传统DIS数据过滤机制造成的广播风暴以及网络资源的极大耗费，HLA—RTI提供了基于组播通信的数据分发管理（DDM）服务。分析了不同DDM方法的过滤机理，通过对比指出了它们存在的优缺点，在此基础上，重点研究了基于网格数据过滤机制中网格尺寸大小对过滤性能的影响，提出了一种新的求取最优网格尺寸的方法，经过理论推导阐明了选取最优网格尺寸的制约因素，通过仿真实验说明了网格尺寸的选取不宜过小。     

BH RTI中可靠传输机制的研究

组播是大规模分布交互仿真中的主要技术之一,仿真中数据的可靠传输要求使可靠组播成为其中的重要问题.在多对多可靠组播RMMS系统研究的基础上,改进TCP单播备份机制,提出了可靠单播恢复丢失的组播备份报文的报文备份机制,消除了TCP备份带来的瓶颈,提高了可靠组播的性能.介绍了可靠组播集成到BH RTI的设计.实验结果表明,集成可靠组播的BH RTI在时延、吞吐量、多对多传输方面具有良好的性能.     

多导弹发射单元HLA仿真系统中数据分发管理的应用

根据基于HLA的多导弹发射单元分布式仿真系统中数据分发和过滤的具体需求,在对HLA中数据分发管理策略深入研究的基础上,文章提出了多层次区域面序列和多层次路径空间序列的数据分发管理方案.通过在路径空间中创建平行的区域面序列和在空间中创建平行的二维路径空问序列,实现多导弹发射单元分布式仿真系统中数据信息的分类、分层次分发过滤,同时采用措施优化区域匹配、减少组播组分配,进一步提高数据分发的效率.仿真结果证明了方案的有效性.     

基于空间填充曲线的数据分发区域匹配

提出基于空间填充曲线的HLADDM区域匹配方法，将多维雏复杂路径空间中的区域线性化为字符串并建立空间区域索引树，区域匹配问题转换为索引的快速查询。这种方法在保证匹配精度前提下，在仿真推进全过程实现区域的快速匹配，并能在整个路径空间范围内实现组播资源动态分配，确保仿真成员间实时数据交互。实验结果表明基于索引树的线性化区域匹配方法能有效地保证数据分发管理服务功能的实现。     

数据分发管理中变尺度动态网格法的应用研究

为了解决基于HLA的分布交互仿真中数据分发管理的现存算法数据过滤率低、仿真时间长而影响仿真结果和应用的问题.在对过去各种数据分发管理算法的深入分析基础上,提出了数据分发管理的变尺度动态网格算法.分析了网格单元尺寸与更新时间、数据过滤率、接收时间及排队时间的关系,并对该算法进行了理论证明和公式推导.通过将采用该算法的数据分发管理仿真系统与采用静态网格法的数据分发管理仿真系统及采用线性规划法三种方法对一简化的化工系统进行产品优化及能力均衡的对比研究,证明该算法有效的提高了数据过滤率、缩短了仿真时间、改善了仿真效果,验证了其有效性和实用性.     

分布交互仿真中的可靠组播

分布交互仿真的特殊性要求网络通讯能提供具有实时性的可靠组播服务。本文在讨论了国内外关于可靠组播的主要研究成果基础上,提出了一种基于IP的实时可靠组播算法。该算法在保证组播通讯数据的可靠性基础上,重点考虑了实时性。     

自适应网格法在数据分发管理中的应用

为了解决变尺度动态网格法在基于HLA 分布交互仿真中的普遍适用性问题,在详细研究变尺度动态网格法的理论证明与公式推导过程的基础上,提出了数据分发管理的自适应变尺度动态网格法。 通过理论证明和公式推导,研究了两种特殊情况下变尺度动态网格法在仿真中的有效性,实例结果指出改变变尺度动态网格法的实现过程,变尺度动态网格法在以上两种特殊情况下是有效的- 结论表明改变实现过程的变尺度动态网格法具有自适应性,能够更好实现数据分发管理的目标,大大改善高复杂度条件下基于HLA的分布交互仿真系统的仿真效果和效率。     

分布式仿真系统socket迁移

在分布式仿真系统进程迁移中,除了要保存、恢复仿真进程本身的状态,进程之间通信状态的保存与恢复也是关键。通信状态主要包括两部分:进程IP地址以及进程间的交互数据。我们通过截获系统调用的方式,在用户空间完成了上述通信状态保存与恢复,实现了socket迁移。其中连接错误的监控通过心跳机制实现;进程的IP地址及交互消息被修改的系统调用透明的保存在checkpoint文件中;基于保存的上述信息,我们实现了联邦成员和RTI之间通信关系的恢复。测试结果表明该系统可以实现socket通信关系的迁移。     

基于关联规则的HLA动态数据分发策略

针对HLA数据分发,提出了基于关联规则的动态数据分发策略,主要工作有:(1)提出基于关联规则的动态数据分发思想。(2)设计了描述仿真系统成员之间数据交互情况的发布订购树(PS-Tree)。(3)基于PS-Tree挖掘关联规则,实现动态数据分发策略。(4)给出动态数据分发策略性能的量化分析。实验结果说明动态数据分发策略通过提高组播资源利用率,有效实现了基于值的数据过滤,减少了冗余数据的发送与接收,从而提高仿真系统的实时性、稳定性。     

基于HLA/RTI的分布式交互仿真中的死锁问题研究

从避免死锁的角度出发,深入地研究了RTI实现中的保守同步协议,并分析了RTI中为预防死锁的发生所采取的策略。在HLA标准下,其中重要的一点就是通过引入Lookahead以使时间管理机制能够得到更多的信息,这样可以有效地解决保守算法中的死锁问题。但如果物理系统出现死锁,那么基于HLA/RTI进行仿真时,仿真系统还是会出现死锁。最后,以一个机床加工系统为例进行了仿真,证实了上述看法的正确性。     

HLA/RTI中分布资源的存取机制研究

HLA(High Level Architecture)作为分布交互仿真领域最新的技术规范，促进了不同领域、不同类型仿真应用的互操作与可重用，RTI(Run Time Infrastmcture)是HLA的软件实现，其运行效率直接影响仿真应用的整体性能。我们对RTI中涉及的数据资源进行了定义，探讨了资源管理所面临的问题，设计出高效存储、快速索引这些资源的存储方案，改善了RTI数据管理效率，并成功地应用于自行开发的分布仿真支撑平台AST—RTI中。     

虚拟战场环境中水陆坦克视景仿真研究

分布式虚拟战场环境中水陆坦克的视景仿真涉及很多开发阶段和技术难点。为此需要了解HLA/RTI和分布式虚拟战场环境的基本情况,然后结合63A式水陆坦克实际情况实现其分布式视景仿真系统。重点讲解了基于HLA/RTI的视景仿真系统的构建以及地形匹配和海浪生成两大关键技术。初步实现了水陆坦克在海战条件下的各种效果。     

大区域虚拟战场环境中仿真平台的设计

针对大区域虚拟战场环境中作战仿真的特点，为联邦开发者提供了建立在RTI之上的仿真平台，该平台将RTI的部分接口函数和通用仿真实体模型封装到一起，实现了联邦成员之间自动数据通信和实体模型与通用实体数据结构之间的通信接口功能，大大减少了联邦开发所需要编写和维护的代码量，降低了开发新的联邦成员的复杂度，并成功的应用于防空作战仿真系统中。     

一个时延约束的动态组播路由算法

分析了时延约束的动态最小代价组播路由问题，然后基于贪婪思想设计了一个动态组播树生成算法DCDG（Delay—Constrained Dynamic Greedy Algorithm），用于在动态环境下构造时延约束的低代价组播树。该算法通过节点动态贪婪地选择满足时延约束的最短路径加入组播树来降低代价；若时延不满足要求，则通过合并DDSP（Destination-Driven Shortest Path Algorithm）最小时延路径来产生一个满足时延约束的低代价组播树。仿真实验表明：DCDG算法动态生成的组播树代价较低、性能稳定，而计算复杂度仅为O（n）；在严格的时延约束下会话成功率高。