HLA时间管理与PDES仿真算法研究

HLA的接口规范中定义了六类服务 ,其中时间管理服务是联邦成员间正确交互的基础。本文将对HLA/RTI时间管理 ,以及PDES的两种主要算法———保守算法和乐观算法进行研究 ,并对它们进行比较和分析。这两种算法也是作者已经实现的RTI时间管理中使用的算法。     

HLA/RTI的研究与实现

介绍了新一代分布式交互仿真系统结构ＨＬＡ的主要研究内容与关键技术,特别是数据分发管理和时间管理的实现技术,描述了我们在“８６３”的资助下所研制的ＲＴＩ原型系统的整体结构,特别阐述了数据分发管理的具体实现,最后简要介绍了ＨＬＡ的发展现状及我们的对策。     

基于分布式共享内存的RTI通信机制研究

共享内存可以为运行于多核计算平台的进程间提供高效的通信方式,目前的HLA仿真运行支撑平台RTI主要采用基于TCP/IP的通信机制,不能充分发挥多核计算平台的核间高速共享内存通信优势.结合 RTI体系结构和多核的通信特点,提出了一种基于分布式共享内存的RTI通信机制——SMCM机制,该机制为每个盟员设立一个独立的消息接收共享内存区域,发送盟员通过向接收盟员内存区写数据实现消息发送,并基于信号量机制实现盟员进程间访问控制,避免了共享内存访问冲突,提高了盟员间可的通信效率.多核平台上的对象管理服务性能测试表明,与当前国际上普遍使用的pRTI相比,使用SMCM机制的RTI端对端通信延迟约为pRTI的1/3,吞吐量也明显高于pRTI.     

HLA运行支撑框架(SSS-RTI)的研究与开发

介绍了自行开发的一个高层体系结构的运行支撑框架系统,介绍了其开发的目标、总体结构１数据流关系以及实现过程中的关键技术,包括体系结构、线程模型、数据分布管理和时间管理算法,并对该ＲＴＩ系统的应用作了简单介绍了,最后描述了该系统未来的发展方向。     

运行时间框架（RTI）设计中数据管理的研究

分析并明确了RTI所需维护与管理的数据。文中分析了HLA标准规范中对象模型模板（OMT）中有关交互数据部分内容,以及HLA接口规范中有关数据管理的部分内容。即联邦管理,声明管理,对象管理和数据分布管理的基本功能,从中得到联邦执行过程中,RTI所需维护的数据,设计了各类数据列表,定义了各列表中的数据之间的相互关系,作为RTI软件实现的基础。     

HLA时间管理算法中输出时间的研究

时间管理服务是高层体系架构HLA(High Level Architecture)的重要组成部分.GALT(Great Available Logical Time)算法是实现时间管理服务的关键技术,而输出时间OPT(OutputTime)则是某些GALT算法实现的基础.不合理的输出时间算法所确定的GALT算法会违背HLA时间管理的原则或延缓联邦推进.通过对IEEE 1516[1]标准接口的分析,提出了一种符合IEEE 1516标准的输出时间算法,其它的输出时间公式可引为参考.     

DR算法的更新时间间隔研究

ＤＲ算法是分布交互仿真中的一种被普遍采用的重要技术。本文首先分析了ＤＲ算法的基本思想，然后建立了一个ＤＲ算法的解析分析模型。在此基础上，对ＤＲ算法的重要指标－更新时间间隔进行了分析，并分析了对象的不同机动运动水平以及ＤＲ算法中的运动变量的阈值等对更新时间间隔的影响。最后，针对一阶和二阶ＤＲ算法进行了比较研究。     

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。     

HLA时间管理中死锁的研究

时间管理服务是高层体系结构HLA（High Level Architecture）的重要组成部分,而考虑不全面的时间推进机制和算法会导致死锁,进而导致整个仿真系统无法向前推进。从零前瞻量、时间管理策略、时间管理算法以及死锁的解除等方面对分布式仿真中的死锁问题进行了多方面的研究,探讨了死锁发生时系统所具有的一系列现象,论证了发生死锁和不可能发生死锁时的各类情形.讨论了死锁出现的原因,对Frederick算法及身高测量法存在的不足之处进行了修正,提出了一种严格序算法,并证明了这种方法不会产生死锁现象。在设计一个联邦时可考虑使盟员灵活地使用保守和乐观两种时间推进机制,并在对保守盟员计算GALT时使用序算法,这样就可以在仿真过程中有效地避免死锁的产生。     

HLA/RTI时间管理算法性能测试

高层体系结构HLA(High Level Architecture)是美国国防部提出的建模和仿真的标准，时间管理服务是其中的重要组成部分。一个正确、高效的时间管理算法，是保证RTI产品时间管理服务性能优越的重要因素。提出了一套测试RTI时间管理的方案，试验了几种典型的RTI，并对这几种RTI产品进行了分析和比较。侧重于对基于CORBA、符合IEEE1516标准的RTI软件StarLink时间管理的功能测试和性能测试，实验结果表明，在高速局域网内，StarLink时间管理服务优于同类产品pRT11516。     

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。     

基于HLA/RTI的随机服务系统仿真研究

设计了一个随机服务系统,并进行了基于高层体系结构HLA(highlevelarchitecture)/运行支撑系统RTI(runtimeinfrastructure)的分布式交互仿真的研究。在仿真中,对顾客的到达时间、离开时间与系统的仿真时间进行了分离,并利用RTI提供的deleteObjectInstance、removeObjectInstance和registerObjectInstance函数实现了顾客在不同服务员之间的转移。仿真结果表明了仿真方法的正确性。     

BH RTI中容错机制的设计与实现

采用分布式的对等物理结构和层次式的逻辑管理结构相结合的软件体系，将联盟执行中的RTI身份信息、联盟运行管理信息等关键内容进行冗余，定时检测各RTI的运行状况并及时进行系统重构。实验和应用结果表明，该机制可以实现故障的检测和定位、错误的屏蔽或恢复，能够很好的满足HLA应用系统的容错性需求。     

高层体系结构HLA/RTI及其实现综述

介绍了ＨＬＡ／ＲＴＩ的基本功能和它的内部结构,对ＲＴＩ的实现方法和关键技术进行了全面的综述。对当前时间管理、数据分布管理的实现方法进行了深入的研究,并进一步阐述了ＲＴＩ的发展趋势及其在设计实现上还需解决的几个问题     

HLA时间管理中死锁的解除

时间管理服务是高层体系结构HLA(High Level Architecture)的重要组成部分，而考虑不全面的时间推进机制和算法会导致死锁，进而导致整个仿真系统无法向前推进。讨论了死锁出现的原因，对Frederick算法存在的不足之处进行了修正，提出了改进的身高测量法，并证明了这种方法不会产生死锁现象。在设计一个联盟时可考虑使盟员灵活地使用保守和乐观两种时间推进机制，并在对保守盟员计算GALT时使用改进的身高测量法，这样就可以在仿真过程中有效地避免死锁的产生。     

分布仿真系统中的时间管理服务研究及实现

分布仿真系统中的时间管理服务一直是实现中的难点和重点。LBTS计算和查询是影响时间管理的重要因素。分析了HLA/RTI中时间管理的实现机制，深入研究了在多线程RTI中时间管理服务的设计与实现。首先介绍了AST_RTI和时间管理服务设计思想。然后从支撑系统软件实现的角度研究了关键技术的实现，包括AST_RTI总体结构，多线程实现机制。提出一种优化的LBTS计算方法，降低了时间管理的通讯代价。将设计和算法应用在具有自主知识产权的AST_RTI中。多个工程应用系统表明了此实现有效提高了RTI的性能。     

组播技术及其在RTI通信中的应用

分析高层体系结构(HLA)和运行时间框架(RTI)中网络通信特点，阐述了组播原理和组播技术特点及分类。讨论了现有各平台对组播技术的支持，结合RTI网络通信中“局部性”和“平等性”原理，论述了IP组播在RTI通信中的各个方面的应用，并在相关应用中对比分析了组播对广播技术的优势方面。最后提出了组播技术在分布交互仿真中的发展方向。     

基于LabWorks、pRTI的水下战分布交互仿真系统开发研究

分析了构建水下多武器平台作战动态仿真使用的综合环境的需求和意义,提出采用基于高层体系结构(highlevelarchitecture,HLA)先进的建模、开发软件平台LabWorks、pRTI来构建一个开放式、可扩展的水下对抗建模仿真综合环境的构想。并以单潜和单舰水下作战对抗过程为典型实例,研究了仿真系统总体结构及功能需求,并对水下仿真系统的联邦成员开发过程进行研究。目前所建成的仿真系统已投入运行,达到预期设计指标。