分布仿真实验管理系统的设计与实现

分布仿真实验管理是分布仿真应用研究的热点和新方向,实验管理系统支持实验的设计、运行和监控,通过对分布仿真数据、模型等资源的集中存储管理和对软硬件环境的全面控制,实现对仿真实验全方位全过程的管理。分布仿真实验管理系统的推出,实现了对仿真实验的合理规划,同时也实现了对仿真系统中程序,联邦,成员和数据的运行全过程有效管理控制。相对于仿真系统传统的手工运行方式,实验管理系统不仅规范了分布仿真实验的过程、提高了实验的自动化程度,还实现了对分布仿真实验设计与运行的全面支持,降低了分布仿真系统和技术的应用门槛,可进一步促进仿真技术的应用和仿真学科的发展。该系统已成为HLA仿真系统中不可缺少的组成部分。     

基于基本对象模型的仿真模型组装器的研究

在遵循联邦开发运行全过程标准的联邦开发过程中,出现了一种新的联邦开发模式.新的模式不再以联邦成员为单位,而是以仿真模型组件为单位多人协调合作开发所需的联邦.仿真模型组件的组装技术是构建这种仿真应用系统的关键技术之一.仿真模型组件必须通过组装才能形成仿真应用系统,才能实现仿真模型组件的价值.通过组合具有可重用和互操作能力的仿真模型组件来构建一个功能可定制和大小可伸缩的联邦成员,使联邦成员在不同的联邦中仍然保持重用性和互操作性.     

分布仿真实验管理系统中实验规划方法研究

分布仿真实验规划针对仿真应用系统的开发和运行过程,对其结构和运行控制进行合理设计,以实现分布仿真应用系统的自动化构建和提高仿真运行效率。首先,分布仿真实验规划定义了仿真过程中的联邦基本信息,例如:联邦名称、FED文件、运行时间等等。其次,研究了基于实体的成员规划方法,以及仿真任务向仿真节点的分配算法。最后,根据分布仿真实验规划的功能需求,设计实现了分布仿真实验规划工具。分布仿真实验规划工具以联邦成员、想定描述和仿真节点信息为输入,自动规划并生成XML格式的仿真方案文件。方案文件保存了仿真实验规划结果,并作为构建分布仿真应用系统和仿真运行的依据。     

分布仿真实验管理系统中HLA代理的设计及实现

HLA代理嵌入实验管理系统的运行控制工具中,在运行时提供与联邦及成员的通信通道,实现仿真初始化加载、运行控制和成员状态监视等功能.分析了分布仿真实验管理系统中HLA代理的地位和作用,总结了HLA代理的基本要求,对HLA代理中MOM和管控交互的使用进行了详细设计,最后给出了代理的程序模型设计,确定了代理的创建删除机制和代理调用接口.代理舁蔽了HLA成员编程细节和不同RTI实现的差异,实际应用证明HLA代理性能稳定可靠,接口使用方便灵活,使实验管理系统具备了对系统在HLA联邦及成员层面的监控能力.     

冷连轧动态仿真模型库联邦成员的重构研究

为使MATRIXx环境下开发的冷连轧动态仿真模型库系统具有跨平台、跨仿真开发环境的功能,实现仿真系统在联邦高层次上的互操作和可重用,提出了将仿真模型库重构成符合HLA标准的联邦成员的方案：以仿真模型库为对象类,将仿真模型库的功能模块和子模块转换成联邦成员的自身代码,得到联邦成员的仿真模型;设计仿真模型与RTI之间的接口程序,实现从文件形式的输入输出到字符串格式传输的双向转换;设计仿真时间管理类,管理模型库联邦成员的仿真时间推进;在此基础上完成了联邦成员的代码实现。联邦成员的一致性测试验证了重构联邦成员的可行性和实用性。     

基于组件的联邦成员生成框架设计与实现

高层体系结构（HLA）作为分布式交互仿真的标准,从很大程度上提高了仿真模型的可重用性和互操作性。但由于HLA接口规范中提供的服务数量庞大,这就使得仿真开发人员在理解HLA/RTI运行机制上需要耗费大量的时间而延误仿真逻辑模型的开发进度,因此为仿真开发人员提供一个通用的联邦框架,利用框架中简单的、面向对象的接口进行联邦成员开发成为一个关键问题。将基于组件的开发方法实现一种联邦成员生成框架,能通过FOM/SOM和用户输入,生成联邦成员框架代码,实现典型成员的公共功能。     

基于MAS的协同仿真技术研究

将基于Agent的建模与仿真技术引入到HLA仿真系统中,提出了一种具有Agent体系结构的HLA联邦成员开发方法,设计了联邦成员的基本单元-仿真应用和仿真管理Agent作为仿真对象和HLA/RTI之间的中间件,构建了具有Agent对象仿真功能和RTI管理功能的联邦成员,研究了基于MAS的UAV协同编队系统的仿真技术,为进一步开发UAV编队协同作战应用仿真系统提供了技术框架。基于MAS体系结构的协同仿真技术有助于提高联邦成员的可重用性、互操作性以及仿真对象模型的智能性,为复杂系统的仿真实验平台开发提供了有效的技术手段。     

面向高速动车组列车的协同仿真平台

高速动车组列车是一种典型的复杂产品,可以通过协同仿真的方法对其设计、优化问题提供支持。开发了面向高速动车组列车的协同仿真平台。该平台包括自主开发的TH_RTI,针对不同仿真模型的适配器和支持仿真建模和运行的辅助工具集。TH_RTI按照IEEE1516标准开发,能够支持联邦成员之间的互操作,同时具有跨平台能力;适配器包括针对Fortran、Matlab和Adams模型的三种,能够支持仿真模型与TH_RTI的集成;辅助工具集包括联邦成员代码框架生成工具、运行管理控制工具和数据采集器。经过高速动车组列车的实例验证,协同仿真平台能够满足多学科、多节点的仿真需求,有效促进了动车组的设计、优化。     

基于基本对象模型的组件式成员规划技术研究

在遵循FEDEP标准的联邦开发过程中,出现了一种组件式的联邦开发模式.该模式不再以联邦成员为基本单位,而是以仿真模型组件为单位多人协调合作开发所需的联邦.以构建大规模的分布式仿真系统为背景,对基于基本对象模型的组件式成员规划技术进行了研究,提出了三种基于不同指标的成员规划方法.结果表明,使用该方法能够在仿真过程中将各组件快速组装成仿真成员,并且合理规划到各仿真节点上,从而实现仿真系统的快速构建.     

基于HLA和组件技术的仿真训练系统扩展

为促进各独立开发的仿真训练系统间互连、互操作和资源重用,在HLA框架下,应用组件技术对已有仿真训练系统进行扩展,将一些小的、各种形式的仿真应用,如各类模拟器或训练器,联合起来形成一个大的仿真训练系统.通过设计通用性强、可扩展性好的对象类结构体和对象实例结构体,可开发通用的联邦成员组件;通过开发联邦成员组件,可使各类语言环境开发的系统纳入到HLA框架中;通过封装联邦成员间数据交换过程,可有效屏蔽HLA/RTI程序开发复杂性,最终方便整合各类仿真资源.某型机模拟飞行训练系统扩展实践证明了该法的有效性.     

分布仿真实验管理系统的兼容性研究

分布仿真实验管理系统摒弃了分布仿真系统传统的手工运行方式,实现了对仿真实验全方位全过程的管理,提高了实验的自动化程度和运行效率。通过对基于不同应用目的和设计开发方式的仿真系统的分析,提出了分布仿真实验管理系统的兼容性问题,研究了对基于不同想定格式和成员开发模式的仿真系统的关键管理技术,最后提出了插件式的解决方案。实践表明:使用该方法,可以使管理系统在较少的改造下,实现对各种异构仿真系统的管理,提高了系统的兼容性。     

分布式多Agent仿真系统的控制结构研究

在研究多Agent仿真技术的基础上，提出了一个分布式多Agent仿真系统的控制功能框架(DMASCF)。该框架包括了输入接口控制、输出接口控制、模型结构控制、仿真时钟控制、实验数据控制、仿真实验控制、仿真逻辑控制七个功能元素。分析了各种控制功能的工作原理与机制，并从输入输出连接关系角度分析了多Agent仿真系统层次化与分布式建模的本质。     

战争分析仿真实验综合分析系统研究

战争分析仿真实验是一种运用战争分析与仿真实验结合的面向高层的分析方法.针对战争分析仿真实验对仿真实验数据进行综合分析的需求,在分析系统功能特征的基础上,提出了仿真实验综合分析系统的体系结构,对内部组成和功能进行了分析,并针对探索性数据分析中存在的问题和解决方案进行了讨论,最后结合实例,对系统应用进行了介绍.     

基于HLA/Simulink的通信对抗链路仿真系统开发

简要介绍了KD—HLASimulink工具箱以及基于Simulink的联邦成员典型结构；其次，以野战通信链路仿真系统为背景，重点讨论基于Simulink的超短波通信对抗联邦的设计，主要包括对象类、交互类设计和联邦设计；最后给出了联邦开发实例，包括联邦想定、联邦成员仿真模型实例、联邦测试和联邦执行结果。联邦开发实践表明，该系统具有良好的可扩充性和可重用性，可以实现联邦目标。     

分布式仿真系统非阻塞式协同检查点协议

联邦存储是实现分布式仿真系统容错的基础,IEEE1516-2000中提供了一种阻塞式的系统状态存储协议,实际使用时会给系统带来很大开销。根据对系统状态存储过程中仿真组件状态变化影响因素的分析,提出了一种非阻塞式的系统状态存储协议,该协议完整地解决了由于在系统状态存储期间允许时间推进导致所保存的RTI状态和对应成员状态时间上的不一致、由于成员间消息传递导致不同成员状态的不一致及in-transit消息问题。先完成状态保存的成员不需阻塞,该协议在一定程度上降低了联邦存储的开销。证明了该协议的正确性。     

战争分析综合仿真实验环境研究

战争分析仿真实验是一种以决策方案、战争计划或作战方案为研究对象,面向高层的先进分析方法,是研究高层战争问题的主要方法和手段之一。针对支持该方法的战争分析仿真系统的需求,在分析系统功能特征的基础上,提出了战争分析综合仿真实验环境的系统体系结构,详细分析了内部组成和结构(包括仿真实验设计系统、仿真实验运行系统、仿真实验综合分析系统),最后给出了运行系统完成问题分析的一般流程。     

潜艇航行训练模拟系统层次联邦设计研究

针对基于HLA潜艇航行训练模拟系统与其它仿真系统联合进行仿真时所出现的问题，即系统内部交互信息会被参与联合模拟的联邦成员所获得，需要进行数据过滤，为此设计了层次联邦体系结构，根据实际情况，在大系统中联邦成员可以进行适当简化，将多分辨率建模技术引入到层次联邦设计中去，采用多分辨率实体建模的方法，设计出潜艇航行训练模拟系统联邦成员的多分辨率实体模型。当潜艇进行不同层次的训练模拟时，调用不同的相应层次的多分辨率实体模型，从而实现潜艇航行训练模拟系统的重用性，降低仿真复杂度，提高系统仿真开销的有效性。该层次联邦设计的实现对于提高复杂系统仿真的可重用性，丰富多分辨率建模理论有重要的意义。     

基于HLA的地地导弹操作训练仿真系统设计

针对地地导弹操作训练的全天候需求,提出了一种基于HLA的分布式导弹发射操作仿真体系结构.在对各功能模块进行需求和能力分析的基础上,以组件重用和系统可扩展为目标,运用HLA分布式技术进行系统分析和功能划分,设计了联邦对象并实现了联邦开发,组建了分布式仿真系统,并就设计开发过程中的关键技术如联邦成员框架结构设计,FOM/SOM设计、仿真运行机制等分别做了研究.仿真结果显示该仿真系统设计合理、逻辑正确、组件通用性好.