面向连续系统并行仿真的任务调度算法

任务调度是并行分布计算中最具有挑战性的问题之一。如何合理、有效地地进行任务调度,将直接影响到系统的并行效率。本文通过对连续系统仿真程序特点的分析,折衷考虑了负载平衡与通讯延时两方面因素对并计算的不同影响,提出了一种以系统总的开锁最小为目标的启发式调度算法。该算法在我们研制的长缨三号（ＣＨＹ－Ⅲ）并行机上经验证,具有良好的并行效率。     

仿真网格中应用任务调度模型研究

在仿真网格中,建立应用任务调度模型是研究仿真网格应用任务调度问题的关键.首先对分布式仿真应用形式的特点进行分析,建立了仿真应用任务的形式描述;根据任务描述,建立了基于图论的仿真应用任务需求模型和资源拓扑结构模型;在此基础上,对应用任务调度问题进行描述,定义了应用任务调度性能指标和性能函数,构建了仿真网格的应用任务调度模型.     

网格环境下复杂过程系统优化计算服务及任务调度策略

针对目前优化计算服务缺乏对一般用户的优化计算支持和灵活的资源共享方式,提出利用网格环境、支持网络计算资源以并行的、协同的方式提供面向服务的优化功能的计算服务系统,并设计了对系统性能具有重要影响的动态任务调度算法,从而使系统能够适应复杂过程系统优化计算以及网格环境的典型特征.相应地,系统采用多任务队列的任务管理方式和计算节点组的资源管理方式,为该调度策略提供实现基础.测试结果体现了基于该调度算法的优化计算服务系统的良好性能,并为设计在该系统下高效运行的并行算法提供了参考依据.     

基于面向服务架构的组合仿真方法研究

仿真应用需求和仿真技术的发展使得建模与仿真领域出现了一项新的热门研究课题--组合仿真.介绍了组合仿真的相关概念,从组合仿真的工程化方法角度分析了现有仿真框架在支持组合仿真上存在的不足,总结了当前有关组合仿真工程化的研究现状.基于仿真技术的发展趋势,提出了面向服务的组合仿真方法,在此基础上提出了一个基于SOA(Service oriented Architecture)的组合仿真开发环境体系结构,并对相关关键技术进行了分析,最后设计并实现了一个初步的原型系统.     

面向服务的分布式建模仿真框架研究

HLA为分布式建模仿真提供了技术支持，但只限于局域网的仿真应用。面向服务架构SOA提供了一种新的分布式计算模式，支持跨平台、互操作性和重用性。设计了一个面向服务的分布式建模仿真框架（SoDMSF），提出资源层、建模层、服务发布层和仿真运行平台层的4层仿真体系结构，以支持面向服务的分布式仿真建模集成环境．研究了该框架的组成结构、关键技术，实现了原型系统。该框架使得分布式仿真系统具有更好的可扩展性，便于实现仿真模型／系统的重用。     

基于微服务架构的云制造调度仿真系统设计与开发

针对当前缺乏低耦合和高扩展的云制造调度仿真系统,无法方便地对调度算法性能进行测试的问题,以成本和完工时间最小化以及服务质量最大化为调度目标,提出一个可扩展的云制造调度模型,并在此基础上设计和开发了一个基于微服务架构的云制造调度仿真系统,实现了系统管理、资源管理、任务管理和仿真管理等功能,具有灵活自治、稳定、可扩展等特征。该仿真系统能够对调度算法的性能进行仿真、测试和优化,从而为云制造调度算法性能测试和参数优化提供了一个仿真平台。     

面向协同设计的任务调度问题研究

针对协同设计任务调度存在的问题,综合考虑了协作项目间、任务间及任务自身的具体因素和约束,在建立设计任务网络图的基础上,提出了一种以"任务优先系数"为指标的可并行执行任务集内任务的执行调度算法.综合考虑协同设计过程中的诸多动态、不确定性及非量化等因素,基于均衡一适度原则建立了任务到团队成员分配的扩展数学模型,并利用匈牙利算法进行求解.研究表明,该方法能有效对复杂产品的协同设计流程进行规划,且简单易用.     

战争系统中面向按需服务的仿真资源综合集成问题研究

针对当前高层战争问题的新特点，提出了面向按需服务的仿真资源综合集成概念，设计了适应按需服务要求的仿真资源综合集成三层参考模型。在此基础上，按照BDI agent方法对仿真服务请求进行任务规划，提出了仿真服务引擎“时间-事件”混合调度机制，并用agent对仿真服务进行了初步的形式化封装。     

面向服务的钢铁生产计划仿真平台

为了从系统的角度验证炼钢、连铸、热轧生产计划编制模型、算法及计划编制流程,基于面向服务的软件结构体系,提出了钢铁生产计划仿真平台的框架,该框架分为计划层、调度层、仿真层、数据接口层、数据服务层、协调层,并给出平台的网络结构。采用O/RMapping技术结合CodeSmith实现数据接口层,Web Service实现计划层、调度层、仿真层功能,Agent实现协作层。以炉次计划模型、连铸计划模型、中间包计划模型为例验证仿真平台的可行性,并为工程化、产品化软件奠定基础。     

空间操作任务的分布式仿真系统

针对非合作目标抓捕、在轨维护、空间装配等复杂空间操作任务的地面验证需求,构建一套分布式仿真系统,主要由后台仿真模型、前端视景演示系统和前端主控制器组成。为实现不同建模工具或编程语言之间的多学科模型耦合与交互,引入FMI(functional mock-up interface)标准进行系统集成,提高了系统的模块化程度、通用性与可移植性。为充分利用计算资源、提高仿真效率,分布式部署仿真子系统与模块,利用DDS(data distribution service)通信机制实现高效、可靠的数据交互。双臂空间机器人抓捕非合作目标的演示案例表明,该仿真系统能够高保真模拟从远距离导引到近距离操作的全过程,满足实时仿真的要求。     

栅格法构建面向群体行为仿真的分层离散信息空间

群体行为模型运行过程中的大量搜索计算,极大制约了仿真群体规模的扩大,影响了仿真的实时可视化表现。为此提出了采用栅格法构建分层离散信息空间的解决方案,重点介绍了静态信息层、动态信息层和行为约束层的设计,并简要论述了离散信息空间中虚拟人对象运动行为的仿真实现。实验结果表明,此法能够简化群体行为模型的决策机制,有效支持群体行为模型的实时运行。     

基于面向服务的通用任务规划仿真集成方法研究

采用基于Service oriented architecture(SOA)的集成框架实现了仿真环境中无人机系统的通用任务规划模块功能的集成.给出了具有系统之系统特点的多无人机综合仿真环境UAVSSE体系结构设计和多层次集成方法.将任务规划功能模决抽象为任务规划服务,基于Web Services技术实现通用的任务规划服务封装.利用注册、发现和绑定机制,任务规划功能能够动态地集成进仿真运行,并能为多架无人机和多个地面系统的仿真提供任务规划服务.通过综合仿真环境中的原型系统验证了相关技术,结果表明基于面向服务方法的任务规划集成能够为多UAV仿真环境提供有效的任务规划功能集成,弥补了HLA在构建动态"系统之系统"仿真中的不足,并能为未来的仿真系统和真实UAV一体化运行提供借鉴.     

面向服务仿真系统的最大可靠性容错调度算法

基于 PB 模型对面向服务的分布式仿真系统的容错调度问题进行了研究.首先,根据该类系统的特点提出了两个命题并以此为基础给出了仿真任务的调度规则;其次,分析了仿真任务的可靠性代价并给出了任务最坏反应时间的计算公式;最后,在此基础上提出了相应的算法RC-RTFT和MW-RTFT.RC-RTFT综合利用了最小可靠性代价及最小最坏反应时间两种启发式规则进行主版本任务的调度,MW-RTFT则基于最小最坏反应时间这一启发式规则进行主版本任务的调度,副版本任务的调度都是基于最小最坏反应时间启发式规则进行.算法仿真结果表明RC-RTFT算法具有较好的负载平衡特性和稳定性,且较MW-RTFT具有更小的算法复杂度.     

基于面向服务的多无人机辅助决策仿真集成方法

在多无人机指挥控制中,建立网络中心的、可动态配置和访问的辅助决策系统,有助于多无人机系统的高层任务集成,加快作战行动的效率。给出了一种基于面向服务计算的多无人机辅助决策集成方法,实现了无人机指挥控制中分布式辅助决策服务平台,基于Web Services规范的分布式辅助决策服务的注册、发现和绑定机制,设计并实现了服务提供者、服务代理和服务请求者的逻辑结构和交互机制,能为多架无人机和多个地面系统的指挥控制提供辅助决策服务。通过综合仿真环境UAVSSE中的原型系统验证了相关技术,结果表明基于面向服务方法的辅助决策能够为多UAV指挥控制应用提供有效的决策服务,能够有效地支持网络中心环境中的多无人机应用的设计和实现。     

空间望远镜分布式协同仿真研究

空间望远镜是一个结构、光学、控制和电子等多学科耦合的复杂系统,为了实现该系统的仿真,提出了一种分布式协同仿真方案。该方案将一个庞大的仿真系统分成若干个学科和子系统,每个学科和子系统部署在一个学科分析工作站上,保持着自己的功能相对独立性,整个仿真系统的运行由仿真管理工作站管理。在此基础上,进行了波前误差校正控制的分布式协同仿真研究,仿真结果一方面表明了控制算法有效,另一方面验证了分布式协同仿真方法的可行性。     

基于状态转移的UAV单机侦察任务调度策略研究

针对不确定环境中侦察无人机执行多任务时不同的任务调度顺序对代价和收益的影响, 根据多任务执行过程的特征, 建立了任务执行过程的状态转移模型. 通过对模型推导获得了一个最优性判据, 根据该判据对任务进行降序排列能够得到最优调度. 仿真实验结果证明了文中所提调度策略的最优性, 将文中所提策略产生的表调度算法与遗传算法和穷举搜索进行实验对比, 实验结果与理论推导一致, 说明了文中所提策略的最优性和高效性.     

空间任务论证平台仿真要素研究

仿真是空间任务设计、论证的重要分析手段之一。由于空间任务类型多样,而仿真系统的构建与空间任务密切相关,为了提高系统的重用性、开放性和扩展性,需要对空间任务仿真系统的体系架构和仿真要素进行深入探究。首先分析仿真系统的体系架构,设计了基于分布式的空间任务仿真平台系统结构;然后针对空间任务的特点,将仿真系统组成要素划分为基础仿真实体和扩展仿真实体,并对每个实体的仿真模型进行深入分析;最后通过"磁层-电离层-热层耦合卫星探测计划"的应用,证明仿真平台的合理性和能力。     

空间攻防对抗体系的建模与仿真研究

分析了空间攻防对抗体系涵盖的内容，并对先进仿真技术、空间攻防对抗体系建模技术及其仿真技术进行了分析，并在此基础上建立了两个典型的空间攻防对抗仿真平台。研究过程中重点对空间攻防体系总体模型、空闽信息及信息对抗仿真模型、导弹武器突防仿真模型、空间导弹拦截系统仿真模型、反卫星仿真模型、空间攻防体系评估技术、仿真系统实现技术等进行了研究。     

基于空间划分的疏散仿真方法

现代社会对于公共安全的要求越来越高,人员密集场合的安全越来越引起关注.面对结构复杂的建筑环境,有效分析和预测人员疏散的性能和后果成为建筑设计和公共管理等领域需要认真面对的重大课题.考虑到疏散仿真作为复杂系统仿真的特点,在以往国内外疏散仿真研究的成果基础上,针对复杂的疏散环境,采用基于空间划分的环境建模方法,利用基于感知的划分准则将疏散环境划分成不同的区域或三维空间,结合人员仿真方法和交互的结构框架构成基于空间划分的疏散仿真原型系统.