SMP2.0仿真引擎的设计与实现

SMP2.0(Simulation Model Portability)是欧洲航天局提出并广泛应用的仿真模型开发与集成规范。SMP2.0规范提供了定义SMP2模型的元模型规范、包含标准仿真服务的组件模型规范和模型的C 映射规范,但需要实现与之兼容的仿真引擎才能支持模型的开发和集成。根据SMP2.0规范标准,介绍了一个与SMP2.0兼容的仿真引擎的设计与实现,给出了仿真引擎的运行过程、运行状态和组件构成,最后通过仿真应用环境检验了该仿真引擎的有效性。     

一种基于SOA的指控仿真系统的分层体系结构

针对以往指控仿真系统体系结构对中心服务器的依赖程度大,提出了一种基于SOA（Service Oriented Architecture）的分层体系结构。利用这种结构,运用SCA（Service Component Architecture）方法将指控仿真系统的服务进行构建与组合,在系统交互过程中结合Web服务实现下层功能组件的透明封装和上层服务的灵活调用,从而缓解了中心服务器的数据处理压力,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明：技术的可行性和实用性,同时可以运用这种分层的体系结构来开发其他的具有中心服务器的异构系统。     

基于SMP2的复杂系统生成式仿真建模方法

复杂系统仿真迫切需要能够同时支持多领域分别独立针对性建模和全系统统一集成仿真的方法. 将当前用于复杂系统仿真的建模方法分为统一型、组合型和生成式三大类, 分析指出生成式建模方法具有较之其它方法的独特优势, 有望解决复杂系统仿真建模面临的问题. 研究了当前仿真领域应用的各类生成式建模方法存在的不足. 提出了以仿真模型可移植性标准(SMP2)为基础, 综合利用生成式建模方法的两大流派-模型驱动架构(MDA)和模型集成计算(MIC)-的先进技术和规范, 构建复杂系统生成式仿真建模方法的研究思路. 分析了其中的多领域生成式仿真模型公共表示规范、各类仿真形式体系到SMP2的映射与模型变换以及面向领域的仿真建模工具的自动生成等三大关键技术问题. 设计了生成式仿真建模一体化支撑环境的体系结构, 介绍了其中已经完成的工作和下一步的重点.     

基于SMP2的导弹攻防对抗仿真系统研究

指出了当前基于HLA进行攻防对抗仿真系统开发存在的不足,提出了基于仿真模型可移植性标准(SMP2)标准进行攻防对抗仿真系统开发的思路.简要介绍了SMP2标准的顶层架构以及SMP2仿真系统的运行结构和开发过程.针对战略导弹突防仿真的应用需求,搭建了基于SMP2的战略导弹突防仿真系统软件体系结构,讨论了系统的模型框架以及关键功能的设计与实现.     

基于UML的SMP2模型集成方法研究

针对当前SMP2模型集成存在的不是完全的模型驱动和不具备图形化模型实例装配能力等问题,提出了基于UML的SMP2模型集成方法.该方法将模型集成分为两个阶段:系统分析和模型转换,并分别设计了UML Profile for SMP2 Assembly和UML模型到SMP2 Assembly的模型转换规则,并以某导弹攻防对抗仿真系统的模型集成为例验证了该方法的有效性.经过扩展,提出的SMP2模型集成方法可集成到UML工具中,实现基于UML的系统分析到仿真系统模型实例装配的自动化.     

新型仿真模型规范SMP2及其关键应用技术

从四个方面总结了大型复杂仿真应用系统构建的仿真模型规范需求,对比分析了传统的五类仿真模型规范在支持四大需求上存在的不足,论证了SMP2模型规范在表示复杂仿真系统模型上的适用性,对SMP2规范较之目前流行的HLA和BOM模型规范的优越性进行了详细分析.结合四年来的研究和两年多来的应用实践,讨论了成功应用SMP2规范的九大关键技术,其中有些已经在实际项目中应用,有些则给出了设计方案,作为下一步工作的指导思路.     

基于SMP2的卫星区域可见性仿真分析

全球或区域可见性分析是导航系统定位、测速和授时性能仿真分析与评估的组成部分。采用基于仿真模型可移植性标准(SMP2)的模型开发与集成方法,开发导航系统仿真模型,分析伽利略卫星导航系统在中国格网的区域可见性。附带介绍了自主研发的PIM设计工具、代码生成器、SMP2运行时环境等支持SMP2标准的软件工具。基于SMP2的仿真模型开发与集成方法具有模型可重用性好、可移植性强、手工开发代码数量少、代码质量高的优点,可在卫星导航系统定位、测速、授时体制验证与精度分析工作中得到推广应用。     

基于网络的并行仿真和分布式仿真

随着网络高速化及低成本的群系统的出现，使并行和分布式仿真的广泛应用成为可能。本文首先系统概括了各种并行计算机的特点，辨析了并 行仿真和分布式仿真的概念，然后总结了已有的并行连续系统和离散事件仿真策略，分析了它们的优缺点，并提出了针对集群系统的特点对这些策略进行优化的方法。最后比较了分布式仿真系统的集成工具，得出了CORBA适合于中小规模应用的结论。     

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.     

并行分布仿真中负载平衡的调度算法研究

并行分布式仿真对复杂大规模动态系统的研究，以及探索其长远的应用空间提供了便利，近年来日益成为研究的热点。在并行分布式仿真中，资源的负载平衡对于维护长时间运行的分布仿真演练的高逼真性是十分必要的。首先分析了分布式仿真中存在的一些负载平衡问题，进而提出了两种负载平衡的方法，以及集中与分布两种实现方式；然后提出了一种具有启发式的征募算法，最后分析了负载监测及迁移策略的实现方法。     

基于SMP2的网络化反导防御仿真系统设计与实现

网络化反导防御系统的作战特点,对其仿真系统的模型框架及建模规范提出了新的需求.引入联合作战指挥中心JOCC与公共作战图像COP模型,设计了其体系结构和模型概念框架.基于仿真模型可移植性标准(SMP2)对仿真系统进行设计与实现,讨论了模型设计、开发、装配集成与想定编辑以及仿真实验与数据记录等关键功能的实现.最后通过实例证明了模型框架的有效性及基于SMP2开发网络化作战系统的可行性和优越性.     

基于SMP2的导弹攻防对抗仿真模型开发与集成

介绍了仿真模型可移植性标准(SMP2),指出其在分析型仿真中的优点,提出基于SMP2进行导弹攻防对抗仿真系统模型开发与集成思路.从组成框架、交互框架、时序框架和对象执行框架搭建基于SMP2标准的导弹攻防对抗仿真系统概念模型框架,根据SMP2建模一般过程描述了基于SMP2的导弹攻防对抗仿真系统模型设计、开发与集成,讨论了相应的关键功能设计与实现,并以弹道导弹对美导弹防御系统突防措施论证问题为实例验证了介绍的模型开发和集成思路.     

基于SMP2.0的全球导航系统精度因子的仿真分析

全球或区域导航精度因子(DOP,Dilution of Precision)仿真分析是全球导航系统性能指标仿真分析与评估的重要组成部分.研究了DOP的相关概念和算法,分析了DOP的可用性算法,采用基于仿真模型可移植性标准(SMP2.0)的模型开发与集成方法,设计、开发、集成和运行了面向DOP的导航系统仿真模型,并实现了支持DOP仿真分析的软件工具,最后针对GALILEO系统在中国区域的导航精度因子进行了仿真分析,验证了导航仿真系统中基于SMP2.0方法集成具有良好合理性和移植性的优点.     

大型武器系统六自由度并行仿真研究

在建立了大型武器系统六自由度仿真模型的基础上,通过充分开发和挖掘六自由度模型的并行性,设计了高效的并行仿真算法,并在ＥＰ－８６０全互连多机系统上实现了产自由度的超实时并行仿真,为开展产地实物仿真和基于六自由度仿真的闭环动态测试奠定了技术基础。     

并行与分布仿真桥接技术研究

针对目前分布仿真系统对于复杂仿真模型解算能力的不足,提出了采用桥接技术实现并行仿真与分布仿真联合演练的思想.通过高性能并行计算机对复杂仿真模型进行快速解算,其结果通过桥接软件及时地返回给分布仿真系统.系统地描述了并行与分布仿真桥接软件的主要功能,以及数据实时传输技术、通用数据实现方案、时间同步策略等关键技术.     

基于SOA和MDA的模型重用和组合技术研究

基于复杂产品总体设计部门的模型重用和组合需求,总结了现有的模型重用和组合方法在支持复杂产品总体设计上存在的不足.结合产品设计模型的特点提出了基于面向服务架构(Service-Oriented Architecture,SOA)和模型驱动架构(Model DriVen Architecture,MDA)的模型重用和组合方法,设计了组件模型的接口规范和组合模型描述规范,并在此基础上实现了组合模型代码的自动生成算法.最后将该方法应用于一个基于Web Service的分布式仿真动态组合框架,并给出了相应的应用实例,验证了方法的技术可行性.     

CHY-Ⅲ仿真计算机系统体系结构

从大型战略武器系统的数字仿真、半实物仿真和闭环动态测试的需要出发,把先进的ＭＰＰ技术和先进的仿真技术相结合,提出了一种分布存储、基于消息传递的并行仿真计算机系统结构。它采用虫蚀寻径通讯技术和高速开关网络,构造了一个ＭＩＭＤ的大规模分布式并行仿真系统。实践证明,这种结构具有良好的可扩展性、灵活性和较高的并行效率     

基于云计算理念的网络化仿真框架研究

针对传统高层体系结构HLA存在的不足,借鉴云计算的理念,结合HLA Evolved规范,采用面向服务的架构SOA,提出了一种基于云计算理念的网络化仿真框架,并对框架中涉及到的资源池构建、RTI服务化、联邦成员服务化、错误恢复策略以及仿真服务动态发现与匹配等关键技术进行了研究.初步实现了云计算、SOA与HLA的结合,提高了HLA的互操作性,扩展了HLA的应用范围,丰富了仿真系统的客错机制,解决了仿真服务的自动发现与匹配问题.通过一个实例进行了仿真测试,验证了框架设计方案的可行性和有效性,为大规模作战仿真的实现提供支撑.     

基于SMP2的仿真模型测试方法研究

仿真模型的有效性评估一直是建模与仿真领域研究的重要课题。在工程大系统的仿真模型集成过程中,由于传统仿真模型的验证方法受到建模方法和建模语言的多样性以及模型重用语境变化的影响,使工程总体难以确定导致系统行为产生偏差的模型单元。从测试的角度以SMP2（仿真模型可移植性规范）为基础提出层次化语境驱动的仿真模型测试方法论,从测试框架的描述机制、测试框架的分解机制以及面向测试的仿真模型验证方法等三个方面讨论方法论的具体内容,为基于SMP2的仿真模型提出可测试性设计方法。     

支持并行黑板模型仿真的试验床系统仿真研究

通过引入“黑板转播器”概念来改进常规并行黑板系统的体系结构,使复杂的黑板系统变成一个具有清晰模块化结构的有规律系统,进而使得我们能够实现一个可方便仿真各种复杂的并行黑板模型的试验系统,它具有仿真描述语言简洁、模块化性能好等结构特点。本文测试结果反映了该系统良好的推理性能和黑板模型的仿真性能。