分布式仿真系统容错机制研究

就分布式仿真中的容错问题进行了初步的研究和分析。首先针对分布式仿真系统的特点，提出了系统分层模型，就每层中错误类型进行了分析和描述。然后构建了基于HLA的分布式仿真容错系统DSFT(Distributed Simulation Fault-tolerancesy stem)，该系统主要由三部分组成：仿真资源状态监控模块、数据保存模块及错误恢复模块，文章就该系统的相应模块跟RTI的关系进行了分析。最后，就利用网格技术来简化容错系统实现的可行性进行了初步研究。     

分布式系统高可用度方案的选择

首先给出分布式系统的任务可用度与分布式互备份系统的定义。然后从任务可用度的角度出发 ,分别建立分布式互备份系统与分布式容错系统的任务可用度模型。最后 ,对分布式互备份系统和分布式容错系统的任务可用度进行比较和分析 ,得出许多有益的结论 ,它可以为分布式系统的可靠性设计与备份方案的选取提供理论依据。     

考虑传感器故障的磁浮系统容错控制仿真研究

为了提高磁浮列车悬浮系统的可靠性,针对磁浮列车单点悬浮系统模型,设计了一种基于切换策略的主动容错控制器,在传感器故障发生后,通过辨别故障后系统所处的模态,快速将控制器切换到针对当前故障离线设计的控制律,使得故障系统基本维持正常系统的静态和动态性能,最后对设计的容错控制器进行了仿真分析和实验对比验证。     

基于长短期记忆神经网络的自适应容错方法

针对传统的全球导航卫星系统/惯性导航系统(global navigation satellite system/inertial navigation system, GNSS/INS)紧组合系统容错方法对故障处理方式单一、环境适应性差的问题，提出了一种基于长短期记忆神经网络的自适应故障容错方法。该方法基于长短期记忆神经网络建立GNSS伪距、伪距率预测模型。发生故障时，通过分量检测法定位故障观测的维度，并引入相对差分定位精度分析故障观测对系统定位精度的影响，从而实现隔离与重构策略的动态选择。利用实测数据从可见星数、几何构型、故障持续时间3个角度设置多组环境进行仿真实验。仿真结果表明，所提方法对复杂环境具有更好的适应能力，可有效降低故障存续期间系统的定位误差，提高系统的故障检测性能。     

离散Weibull分布下系统瞬时可用度的波动分析

对Weibull分布条件下离散时间的单部件可修系统的瞬时可用度模型进行了研究,提出了刻画系统瞬时可用度波动特征的波动参数.在此基础上,分别对固定系统寿命分布和平均修复时间条件下以及固定修复时间分布和平均故障间隔时间条件下的波动参数变化情况进行了仿真,研究了系统瞬时可用度的波动参数与weibull分布的形状参数和尺度参数之间的关系,并从仿真结果中得到了特定条件下系统可用度波动参数的变化规律.     

一种基于虚拟对象的进程检查点实现方法

检查点回卷恢复策略是实现软件容错的一种重要方法。基于虚拟对象策略的进程检查点实现方法把应用层与系统层的直接交互被重定向为应用层与虚拟对象层的交互以及虚拟对象层与系统层的交互。故障恢复时,虚拟对象层重新和系统层捆绑结合,使得进程环境故障前后的差异性对应用层透明。另外,基于虚拟对象的检查点策略不须要进行对象句柄转换,避免了对象句柄转换所带来的开销。该方法具有开销小的特点,并且支持多线程及线程间的同步。     

基于任务分解的作战仿真研究

大规模作战的仿真对仿真系统的计算能力和容错能力都提出了很高的要求,所以对大规模战争系统的仿真正在向分布式和并行计算方向发展。该文对大规模复杂战争仿真系统的研究涉及到的仿真任务分解、仿真计算资源的监测与管理、仿真任务负载的动态平衡和仿真任务的迁移等问题进行了阐述。提出了任务分解的三种策略,在任务分解的基础上,给出了实现大规模作战分布式仿真系统的初步结论和建议。     

基于仿真网格的空地作战系统设计研究

网格是新一代信息基础技术,其目的是实现资源共享。根据现有的基于HLA构建的分布式仿真系统存在的缺陷,利用网格技术的优势研究并提出了基于负载动态信息的作业迁移策略,将过载节点上的进程迁移到合适的其它节点上运行。以空地作战对抗系统为例,通过构建分布式仿真系统负载平衡模块实现了分布式动态调度,并阐述系统总体设计的实现方法。实验表明所提方案有效可行,系统动态性能得到明显改善,为提高分布仿真中资源利用效率和扩大仿真规模提供了一种可行的方案。     

基于回卷恢复的容错硬实时系统可调度性分析

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障。为了提高硬实时系统的容错能力,基于回卷恢复模型提出了允许容错优先级提升的分配策略。为了获得系统中容错优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的容错优先级配置搜索算法(fault tolerant priority configuration search algorithm, FTPCSA)。该算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n2)。最后给出了该算法的最优性证明。经过深入分析和实验证明,允许容错优先级提升的分配策略能够在容错优先级继承策略的基础上,进一步提高系统的容错能力     

用时间序列分析方法动态确定检查点时间间隔

设置检查点是容错计算机系统进行故障恢复的重要手段。检查点的开销则是影响其性能的一个主要因素。许多文献已指出检查点开销主要是来自于对进程状态的保存。文章采用时间序列分析的方法对进程状态大小变化情况进行分析和预测,动态选择恰当的检查点时间间隔,减少检查点时需保存的进程状态量,从而减小了检查点的开销。     

串件拼修策略下不完全修复件时变可用度评估建模

任务期间对车间更换单元(shop replaceable unit,SRU)进行串件拼修,减少现场可更换单元(line replaceable unit,LRU)因SRU短缺造成LRU维修等待的时间,是提高装备可用度的有效途径。针对任务期间备件最终修复概率小于1、备件处于非稳态需求时传统完全可修件库存策略不合理的问题,扩展可修复备件多级管理(multi-echelon technique for recoverable item control,METRIC)理论,建立使用现场和后方基地两级SRU串件拼修对策下不完全修复件两级两层时变可用度评估模型。列举案例对比分析串件拼修对策前后装备可用度变化,分析结果表明,串件拼修能一定程度上提高装备可用度,对装备可用度提高程度与LRU最终修复概率和初始备件携带数量有关。最后,采用蒙特卡罗仿真方法对串件拼修对策下的备件保障模型进行了验证,仿真结果与解析结果误差在2%以内。     

基于Microsoft Visio 2002构建仿真图形化建模环境

通过分析图形化建模系统的一般要求，提出了基于Microsoft Visio 2002进行仿真图形化建模系统开发的方案。讨论了基于Visio进行仿真图形化建模系统开发的几个主要问题，对于其中的难点给出具体的解决办法。实践证明，该方案是可行的，并且比传统开发方法具有一定优势。     

鸭式布局双旋弹建模及弹道重构

建立了一种新型旋转弹丸的7自由度弹道模型,根据该模型对弹丸的弹道特性进行了数值分析,并利用无迹卡尔曼滤波算法对双旋弹的弹道进行重构和滤波,使弹载设备的测量信息更加精确,为制导系统提供更加精确、可靠的测量数据。通过数值仿真的表明:双旋弹和传统旋转弹的主要区别是在其弹轴方向上增加了一个自由度,弹丸前体低速旋转甚至静止不动以提高弹载控制系统的控制精度,后体高速旋转保持其陀螺稳定性。通过无迹卡尔曼滤波算法进行弹道重构能够有效地提高测量数据的精度,消除测量误差,得到较为准确的测量数据。     

SAR回波数据并行化模拟研究

SAR系统回波仿真的计算量巨大,为了克服传统SAR仿真耗时过长的问题,基于MATLAB/DCT(Distributed Computing Toolbox)软件平台,利用对场景划分的方法进行了SAR回波数据并行计算的仿真。仿真结果表明,该方法能明显提高SAR回波仿真效率。验证了SAR回波数据并行化仿真的可行性和有效性。     

相控阵雷达系统仿真实时性优化研究

针对相控阵雷达系统全数字相干视频信号仿真的特点，尤其是相控阵雷达系统波束调度的特殊性，提出了一种提高相控阵雷达相干视频信号仿真实时性的方法。该方法将同一波束调度间隔内各事件通过局域网在多台计算机上进行并行处理，有效地克服了相控阵雷达系统数字仿真中实时性差的问题，并通过仿真实验的结果，充分验证了该方法的有效性和可行性。     

并行计算机仿真程序——PCS

本文介绍利用单计算机与C语言开发的在Unix操作系统控制下运行的IP—1并行计算机仿真程序PCS。该程序提供一个多处理机并行程序的仿真执行环境,并在执行过程中能观察某些变量的中间结果。其目的在于辅助并行程序的调试和并行算法的研究。 本文提出了IP—1并行计算机的仿真模型:将多处理机映射到多进程,多路存取存贮器映射到MAM数据数组,纵横开关映射到交换控制函数,并行性映射到并发性及并行运行方式映射到串行运行方式。     

基于局部模型的多更新率切削仿真力觉渲染算法

提出了一种牙科手术虚拟现实模拟训练系统的力觉计算方法。为了保证切削仿真的逼真度、力觉计算的快速性和交互稳定性,提出了基于局部模型的多更新率体系架构的计算方案。仿真系统分解为三个不同计算频率的线程,即切削仿真、力觉伺服和图形显示线程。提出虚拟工具和切削工具的概念,实现交互力计算和牙齿三角片网格模型切削变形的协调;基于虚拟工具和牙齿三角片碰撞检测信息构造局部模型,实现力觉设备控制与切削仿真线程的解耦,降低了对切削仿真线程计算频率的要求;利用多线程技术保证图形显示和力觉显示的数据传输和时间同步。针对局部模型更新时的振荡问题,采用改进的恢复时间方法对局部模型进行插值,增强了仿真系统稳定性。基于力觉交互设备Phantom建立试验平台,开发了牙科手术力觉交互仿真软件,通过试验验证了本文算法的有效性。     

基于带控制器并行结构模型的并行微粒群算法

并行计算是解决复杂大规模工程计算问题的有效方法。现提出了一种基于带控制器并行结构模型的并行微粒群算法,它是一种粗粒度的并行。它将种群分为几个子种群,分别放在不同的处理器上,每个子种群独立、同时进化,周期性地交换、更新最优信息。实验结果表明：若选择合适的通讯周期时,该并行微粒群算法不仅具有理想的加速比,而且有效地提高解的质量。     

基于分解协调原理的大规模动态车辆调度

提出一种解决大规模动态车辆调度问题新算法，首先，采用动态乘类方法，将整个系统分解为几个子系统。其次，针对传统大系统分解协调算法，解决大规模动态车辆调度，收敛性能比较差的问题，设计了有效的协调参数，并在主系统和子系统中，又分别设计了不同的由适应遗传算法，仿真试验表明，该算法不仅提高了最优解的质量，而且还具有搜索空间小、求解速度快的特点，能够有效地解决大规模动态车辆调度问题。