面向组件的仿真系统构建方法研究

随着软件组件技术的不断发展,基于组件的软件开发方法在仿真领域逐渐被接受,特别是基于分布式的仿真软件开发。SISO（仿真互操作标准组织）提出的BOM（基本对象模型）通过标准化规范描述面向组件的仿真模型,为构建具有可扩展、可组合和可互操作的仿真系统提供了面向组件的实现技术。首先,描述BOM的模板结构及其体系结构,设计基于BOM的仿真模型组件结构,分析这种结构的仿真模型组件间的互操作性;接着从概念层次、联邦成员层次和联邦层次三个不同层次提出面向组件的仿真系统构建方法;最后讨论一种通用的仿真运行框架,通过组合不同的仿真模型组件实现仿真系统的快速构建。

Abstract：

With the development of the software component technique, the components based software development method is accepted in the simulation domain and specifically in the distributed simulation’s software development. The standard of Base Object Model （BOM） developed by SISO （Simulation Interoperability and Standard Organization） is the component-oriented specification of simulation models which gives a component-oriented technique to construct extensible composable and interoperable simulation systems. Firstly, the template and architecture of BOM were described based on which the structure of simulation model components were designed and the interoperation between them were analyzed; Secondly, the processes for constructing simulation systems were argued from the concept level and the federate level to the federation level; Lastly, by composing various of simulation model components, the general simulation running framework which was argued provided component-oriented capabilities to rapidly building simulation systems.     

基于BOM的STSS系统仿真设计与实现

以空间跟踪与监视系统（Space Tracking and Surveillance System,STSS）为仿真对象,基于高层体系结构（High Level Architecture,HLA）分布式仿真技术设计、开发STSS仿真系统。分析了STSS技术特点及仿真需求,按照基本对象模型（Base Object Model,BOM）开发标准构建系统的层次化联邦架构,提高了系统开发效率和模型的可重用性。通过对不同场景的多次仿真,初步验证了STSS的性能指标,说明该系统具有良好的适应性。

Abstract：

Based on HLA distributed simulation technology, design and implementation of STSS simulation system, the technical traits of STSS system and demands of simulation were analyzed. According to BOM development standard, a framework in hierarchy of STSS simulation system was constructed, which has effectively improved the efficiency of system realization and the capability of model reuse. By simulating the different scenarios repeatedly, the performance parameter of the STSS simulation system was tentatively verified, and applicability of the simulation system was proved.     

基于PDES的最小时间桶算法研究

混合策略在一定程度上避免了过分保守或极端乐观的缺点。首先分析了现有同步机制存在的不足,然后论述了视界概念及最小时间桶算法的设计与实现,接着对最小时间桶算法的性能进行了定性定量的深入探讨,最后采用PHOLD仿真应用模型在MTB算法、保守算法和TW乐观算法之间进行了性能对比实验,实验结果表明：MTB算法在某些条件下具有更小的回退开销和更快的事件处理效率。

Abstract：

Hybrid strategy to some certain extent avoids the shortcomings of the excessive conservation and extremely optimism. The shortcoming of the existing time synchronization algorithms was analyzed; then the very important conception of the event horizon,furthermore was proposed,and the design and the realization of the Minimum Time Buckets Algorithm were put forward. The remainder provided the farther research for the performance of this algorithm by qualitative analysis and quantitative analysis. Finally,the PHOLD simulation model was used to compare the performance of conservative algorithm,TW algorithm and MTB algorithm. The experiment results indicate that under some conditions MTB algorithm has lower rollback costs and faster event process speed,which lead to better performance than TW and conservative algorithms.     

一种新型UUV半实物仿真系统设计与实现

针对UUV导航与控制系统高精度仿真的需要,设计了一种支持捷联惯导、多普勒测速仪、深度传感器和GPS接收机接入的半实物仿真系统,解决了GPS卫星导航信号仿真、多普勒测速仪水声回波模拟和UUV深浅水航行深度模拟问题,进行了导航与控制系统的半实物仿真试验,分别测试了GPS导航仿真子系统、多普勒测速仿真子系统和深度模拟子系统。试验结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性和计算精度的要求,对于UUV研制具有重要的应用价值。

Abstract：

To satisfy the requirement of high accuracy simulation of complicated navigation and control system of unmanned underwater vehicle, a new plan of simulation system was proposed, which afforded the interface environment for SINS, Doppler velocity instrument, depth sensor and GPS receiver. The GPS satellite navigation signal simulation, the acoustic echo of Doppler velocity instrument and the sailing depth simulation were solved. The simulation experimentation combining hardware was processed, and the GPS simulation subsystem, the Doppler velocity simulation subsystem and the sailing depth simulation subsystem were all tested. The results show that the simulation system meets the real-time and accuracy requirements, and the system has important application value for UUV development.     

基于KD-DRT的雷达射频信号半实物仿真系统实现

首先介绍了分布实时仿真系统的四层体系结构,从而引出支撑系统KD-DRT;再提出采用这种分层的分布实时仿真技术构建精确制导武器的雷达射频信号半实物仿真系统;对系统模块的层次化分解以及分布系统的时间同步策略进行了分析,最后给出了系统的具体实现结构,验证了KD-DRT针对雷达信号级分布实时仿真的有效性。

Abstract：

4-tier hiberarchy was put forward as the standard architecture of distributed real-time simulation system, and KD-DRT was introduced as a supporting platform. A radar RF signal simulation system for precisely guided missile was constructed based on KD-DRT. The system modules were arranged to different layer according to its time restriction and the time synchronization method of the distributed system was studied. At last, the simulation system was constructed and the efficiency of KD-DRT in simulation of radar signal was proved.     

面向复杂电磁环境的体系作战仿真平台设计

战争模拟可划分为战略、战役、战术和技术4个层级。国内外现有战役战术级体系作战仿真平台无法驱动技术层电磁设备专用模型，导致其战场复杂电磁环境仿真逼真度受限。借鉴柔性分析建模与训练平台(flexible analysis modeling and exercise system,FLAMES)系统模型体系架构，基于离散事件仿真系统(a discrete event system simulator,ADEVS)引擎模拟库，设计开发了一套融合战役、战术和技术3个层级，支持系统、实体和组件三级独立仿真步长设置且动态可调的柔性作战仿真平台柔性作战仿真平台(flexible operation simulation,FOSim)。通过驱动技术层专用模型，该平台可将更细粒度电磁设备模型纳入体系作战仿真回路，从而在大规模的战役战术级体系作战仿真中实现高逼真度的复杂电磁环境生成和电磁环境影响效应模拟。     

单线列车运行调整的梯度搜索算法仿真与研究

列车运行调整的优化是一个非常复杂的问题,需考虑的因素很多,很难给出一个完美的优化模型。根据单线列车运行调整的特点,建立了单线列车运行图的离散事件拓扑图模型,提出了＂调整运行图综合满意度＂作为运行调整的目标,并进一步论证了＂调整运行图综合满意度＂函数的单调递减特性;提出了冲突树的概念和梯度搜索算法的算法原理及搜索步骤,并实例进行仿真。仿真结果表明,该算法模型在实际运行过程中的具有较好的优化性和有效性。

Abstract：

The optimization of railway rescheduling is a very complex issue, many factors should to be taken into account, and it’s difficult to give a perfect optimization model. A discrete event topologic diagram model was derived according to the characteristics of the single-track railway diagram, and the ＂comprehensive satisfaction of the adjusted train diagram＂ was proposed as the target of the railway rescheduling, then the monotonically decreasing characteristic of the target function was demonstrated. The concept of conflict tree was developed and the principle and steps of the gradient search algorithm based on the DET model were given and simulated. The simulation results show that this algorithm has better adaptability and effectiveness in practical application.     

基于Extend与HLA的装备保障仿真集成研究

分析了Extend应用于装备保障仿真的不足,在讨论基于HLA的装备保障仿真系统的基础上,提出了Extend与HLA/RTI的四种仿真集成方式,依据Extend模型是否需要与HLA/RTI进行时间同步分别给出了集成方法,设计了基于适配器的Extend与HLA集成框架,详细说明了适配器的组成功能及工作流程,最后利用一个装备保障仿真系统应用实例证明了仿真集成的思路是可行的和必要的。

Abstract：

Because of the shortages of Extend software applied to equipment support simulation,four integration types between Extend and HLA were proposed about the building of equipment support simulation system based on HLA.According to whether Extend simulation model was synchronous to HLA/RTI on the mechanism of advance simulation time,the methods were respectively put forward to support these types,and an integration architecture between Extend and HLA was designed based on a general adaptor.The components and functions of this adaptor,and its running mechanism were detailedly analyzed later.Finally,an application of a simulation system proves that the idea to integrate the two platforms is feasible.     

BOM概念模型到DEVS过程的演化研究

在DEVS理论的基础上,对BOM结构进行分析,推导出BOM的DEVS过程,同时根据这一过程,对BOM状态机进行了扩展,使之在理论上具备可执行能力。通过扩展,BOM将能够成为一种支持概念模型到对象模型和仿真模型侠莲转换的工具．同时,作为BOM扩展的前提条件,文中讨论7BOMAssembly的完备性约菜奈件．最后,通过一个仿真实例,对扩展的BOM状态机进行了实验验证。研究成果将为实现基于BOM的的仿真描述语言提供理论根据。     

基于模板的并行离散事件仿真持久框架

在仿真中持久框架不但用于系统的负载平衡而且用于检查点及恢复操作，是并行离散事件仿真（PDES）引擎中至关重要的一层支撑结构。首先提出PDES引擎的层次结构并分析各层的功能，在此基础上提出持久框架的结构，重点研究持久框架的支撑模块——持久库对持久框架性能的影响。通过对基于数据库的持久框架和基于C＋＋模板的持久框架的性能差异进行分析，得出后者更具优越性的结论。     

连续/离散混合型制造系统的生产过程虚拟仿真建模

离散事件仿真建模被广泛应用于制造系统的设计及运行控制,但是很多制造系统兼有离散系统和连续系统的特点。提出一种将离散事件与连续系统结合起来的仿真建模方法,以支持动态展现这类制造系统的生产过程。该方法的主要思想是,主机内部的机构运动主要采用连续系统进行仿真建模,而主机之间的加工顺序则利用离散系统来构建其仿真模型,然后由统一的仿真管理器管理。论文详细描述了虚拟仿真引擎中的仿真时钟推动机制,并用这一方法建立了面向啤酒灌装生产线生产过程的虚拟仿真模型,说明了这一方法的可行性。     

并行离散事件仿真中的回退和持续机制研究

介绍了并行仿真驱动及支持软件KD-PARSE基于状态变换对象（SXO），采用增量式状态保存法，实现透明、可扩展自动回退机制以支持并行离散事件仿真中的乐观时间管理算法的方法，并给出了诸回退框架的整体结构设计。介绍了该软件实现的一种持续机制以支持仿真运行中的检查点功能。该持续机制利用持续数据库不仅实现了持续化内存管理，主持程序运行中的可回退动态内存分配和删除操作。     

基于组件的分布离散事件仿真环境

基于组件的设计是在面向对象的设计基础上发展起来的一种软件设计方法，该方法采用层次化、模块化、标准化的思想来分析和设计系统，提高了系统的重用性，减少了应用开发的工作量，便于系统的升级和扩充。本文从分布离散事件仿真的特点出发，结合基于组件的软件设计思想,建立了仿真组件模型规范，提出了一种分布仿真算法，并开发了相应的仿真环境。该方法适用对大型、复杂系统进行建模和仿真，能有效支持模型重用。仿真环境具有较好的灵活性和扩展性。     

基于LP范型的反应-扩散系统随机仿真平台研究

随机仿真是描述反应-扩散系统随机特征的一种重要研究方法,但这种仿真的计算量很大,非常耗时,需要并行离散事件仿真PDES技术的支持。针对反应-扩散系统的特点,基于JAMES II离散事件仿真实验框架,设计实现了基于逻辑进程LP范型的并行分布式反应-扩散系统随机仿真平台。主要设计实现了LP范型模型接口、PDES仿真器以及分布式通信方法。利用该平台建立了经典反应-扩散Lotka-Volterra系统LP范型仿真模型,实验结果复现了Lotka-Volterra系统的震荡特性,验证了平台的有效性。     

离散／连续系统仿真语言IHSL

本文介绍了自行研制的离散/连续系统仿真语言IHSL。IHSL是一个通用的仿真语言,适用于广泛的领域。与其它通用语言相比,IHSL具有以下特点:(1)模型,实验,参数分离处理功能;(2)对实体流模型的描述能力;(3)对加工设备和物料处理的建模能力;(4)能与有关软件组成一体化仿真支撑环境.所以IHSL除了作为通用仿真语言使用以外.更适合于对制造系统的建模和仿真。 IHSL是用C语言开发的。目前已能在多种机型上运行。     

基于HLA的基础对象模型研究

在HLA仿真领域中,FOM的开发对于HLA的推广十分重要。但随着应用的不断增长,这项工作变得越来越困难。基础对象模型(BOM)则是一种正在发展的新技术,它是经SISO批准的RFOM的一种模型,在遵守HLA规范的前提下提供了一种基于构件的开发方法,从而在更广阔的领域内进一步促进了仿真的互操作和可重用。本文将探讨BOM技术的概念、描述及构造方法。     

集装箱码头物流运营系统通用性仿真建模共性抽象研究

共性抽象是通用性仿真建模的必经过程和基础。提出一种创新的共性抽象方法为基于离散事件动态系统的集装箱码头物流运营系统通用性仿真建模提供一个较为清晰的全貌、框架和体系。首先以辩识该系统仿真建模的关键性问题为突破,构建共性抽象的对象和核心元素;继而通过高度提炼和概括,抽象通用性的基本属性和特征,并建立相应的基于离散事件动态系统的人为规则;然后按照人为规则将共性抽象的基本元素抽象为逻辑元素和实体元素,并设计为相应的标准化图例集以系统地描述共性抽象,既可提供给程序设计人员对程序逻辑进行建模,也可提供给非程序设计人员对业务过程进行建模;最后通过对洋山深水港一期集装箱码头仿真实验,验证所提出的共性抽象方法的有效性。