欧美日韩国产在线观看网站_亚洲欧美国产另类_秋霞成人午夜鲁丝一区二区三区_色综合中文字幕

在美國(guó)國(guó)防建模與仿真辦公室DMSO（Defense Modeling &Simulation Office）1995年10月制定的建模與仿真主計(jì)劃MSMP（Modeling and Simulation Master Plan）中，提出了未來(lái)建模/仿真的共同技術(shù)框架。它包括三個(gè)方面：高層體系結(jié)構(gòu)HLA（High Level of Architecture）、任務(wù)空間概念模型CMMS（Conceptual Model of the Mission Space）和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DS（Data Standard）。它們的共同目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)仿真間的互操作，并促進(jìn)仿真資源的重用。

其中，HLA用于解決仿真系統(tǒng)的集成問(wèn)題，為構(gòu)造大規(guī)模仿真應(yīng)用提供了一種應(yīng)用集成方法，是實(shí)現(xiàn)DMSO建模/仿真的關(guān)鍵。美國(guó)國(guó)防部DoD（Department of Defense）已規(guī)定HLA為美國(guó)國(guó)防部所有仿真的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)結(jié)構(gòu)，指出DoD將取消在1999財(cái)政年度前沒(méi)有達(dá)到與HLA相容的仿真的進(jìn)一步支持，并在2001財(cái)政年度前清除所有非HLA相容的仿真。目前，HLA已被正式接受為IEEE標(biāo)準(zhǔn)，成為新一代分布交互式仿真體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。

在我國(guó)，從1996年起就有不少專家學(xué)者積極追蹤這方面的研究情況，開(kāi)展對(duì)它的概念研究，對(duì)分布交互仿真技術(shù)從DIS（Distributed Interactive Simulation）發(fā)展到HLA提出了自己的見(jiàn)解。許多院校和科研機(jī)構(gòu)也開(kāi)展了相關(guān)技術(shù)的研究，而且有的還開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，并在實(shí)際的作戰(zhàn)仿真中取得了很好的效果（如國(guó)防科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的KD-RTI）。

1 高層體系結(jié)構(gòu)HLA

HLA將實(shí)現(xiàn)某種特定仿真目的的仿真系統(tǒng)稱為聯(lián)邦(Federation)。聯(lián)邦由聯(lián)邦對(duì)象模型、若干聯(lián)邦成員（它可以是真實(shí)實(shí)體仿真系統(tǒng)、構(gòu)造或虛擬仿真系統(tǒng)以及一些輔助性的仿真應(yīng)用，如聯(lián)邦運(yùn)行管理控制器、數(shù)據(jù)收集器等）和運(yùn)行時(shí)間支撐系統(tǒng)RTI（Run-Time Infrastructure）構(gòu)成（如圖1所示）。其中，聯(lián)邦是個(gè)層次概念，它可以是更復(fù)雜系統(tǒng)的一個(gè)聯(lián)邦成員，由此，HLA定義的聯(lián)邦系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放性的分布式仿真系統(tǒng)，具有系統(tǒng)可擴(kuò)展性。成員之間的交互通過(guò)RTI提供的服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種結(jié)構(gòu)中，RTI從某種程度上來(lái)說(shuō)是一種"軟總線"，聯(lián)邦成員可以在聯(lián)邦運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)"插入"。 

HLA是一個(gè)通用的仿真技術(shù)框架，它定義了構(gòu)成分布交互仿真各部分的功能和相互關(guān)系，主要包括三部分內(nèi)容：

1.1 規(guī)則

HLA共定義了10條規(guī)則，描述仿真和聯(lián)邦成員的職責(zé)，以確保一個(gè)聯(lián)邦內(nèi)仿真的正確交互。其中前5條規(guī)則規(guī)定一個(gè)聯(lián)邦必須滿足的要求，而后5條規(guī)則則是一個(gè)聯(lián)邦成員必須滿足的條件。

1.2 對(duì)象模型模板OMT（Object Model Template）

OMT用來(lái)描述對(duì)象模型。HLA的對(duì)象模型由一組描述對(duì)象的類、屬性和它們之間交互關(guān)系的信息組成。它對(duì)應(yīng)兩個(gè)部分：FOM和SOM，分別描述在聯(lián)邦執(zhí)行過(guò)程中成員可以共享的信息和仿真成員在參與聯(lián)邦運(yùn)行時(shí)所能提供的能力。

1.3接口規(guī)范說(shuō)明IFSpec（Interface Specification）

IFSpec是對(duì)HLA的運(yùn)行時(shí)間支撐系統(tǒng)RTI的接口規(guī)范的描述。它定義RTI的各項(xiàng)服務(wù)，并確立在仿真中每個(gè)聯(lián)邦成員必須提供的回調(diào)功能。

HLA是一個(gè)復(fù)雜的分布式仿真系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)。在HLA設(shè)計(jì)中，沒(méi)有定義類似于DIS中PDU（Protocol Data Unit）那樣特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)專門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而是根據(jù)在FOM中定義的公布/訂購(gòu)關(guān)系進(jìn)行交互，因此進(jìn)一步提高了靈活性。根據(jù)HLA的規(guī)則，聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)通信必須通過(guò)RTI，RTI提供了一系列服務(wù)來(lái)處理聯(lián)邦運(yùn)行時(shí)成員間的互操作和管理聯(lián)邦的運(yùn)行。根據(jù)IEEE P1516.1規(guī)定，RTI提供了包括六大管理服務(wù)（聯(lián)邦管理、聲明管理、對(duì)象管理、所有權(quán)管理、時(shí)間管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理）及其支持服務(wù)在內(nèi)的共計(jì)130個(gè)接口服務(wù)，以API接口函數(shù)形式提供給聯(lián)邦成員開(kāi)發(fā)。

2 基于HLA的建模/仿真一體化環(huán)境

基于HLA的建模/仿真一體化環(huán)境分為建模、運(yùn)行、事后處理與顯示三個(gè)子環(huán)境：

2.1 建模子環(huán)境

建立被仿真對(duì)象的模型是進(jìn)行仿真的首要條件。基于HLA的對(duì)象模型分為三個(gè)層次：底層是對(duì)象模型，中間層是聯(lián)邦成員，上層是聯(lián)邦。在一個(gè)聯(lián)邦內(nèi)，對(duì)象實(shí)體之間的信息是通過(guò)聯(lián)邦成員進(jìn)行交互的。

HLA的對(duì)象模型包括對(duì)象的實(shí)體模型和HLA交互模型兩部分。用戶可以通過(guò)一般的實(shí)體建模工具（如Matlab、Adsim等）建立實(shí)體模型，同時(shí)抽取需要同別的成員交互的對(duì)象特性。按照OMT的規(guī)定，通過(guò)對(duì)象模型開(kāi)發(fā)工具OMDT（Object Model Development Tool）建立相應(yīng)的交互模型，并形成聯(lián)邦執(zhí)行數(shù)據(jù)FED（Federation Execution Data）文件?？紤]到模型的可重用性，建模的過(guò)程還應(yīng)包括對(duì)象模型數(shù)據(jù)庫(kù)的存取工作。建立的對(duì)象模型可通過(guò)自動(dòng)生成工具ABT（Auto Build Tool）包裝成符合HLA運(yùn)行模式的聯(lián)邦成員C++原碼，供用戶進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，并可通過(guò)聯(lián)邦成員測(cè)試工具FTT（Federate Test Tool）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互關(guān)系的測(cè)試。

在這個(gè)子環(huán)境中，我們已實(shí)現(xiàn)了KD-OMDT、KD-ABT、KD-FTT、想定編輯器等工具，其他相關(guān)的工具軟件也正在開(kāi)發(fā)中。

2.2 運(yùn)行子環(huán)境

基于HLA的運(yùn)行子環(huán)境主要包括運(yùn)行時(shí)間支撐系統(tǒng)RTI和聯(lián)邦運(yùn)行管理控制器FRMC（Federation Runtime Management Controller）。其中，RTI是實(shí)現(xiàn)HLA的核心，它提供一系列用于仿真互連的服務(wù)，是HLA仿真系統(tǒng)進(jìn)行分層管理控制、實(shí)現(xiàn)分布仿真可擴(kuò)充性的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行HLA其他關(guān)鍵技術(shù)研究的立足點(diǎn)；而FRMC實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦仿真應(yīng)用的管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。相應(yīng)地，我們自主開(kāi)發(fā)了KD-RTI和KD-FRMC軟件。

2.3 RTI軟件結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

● RTI軟件結(jié)構(gòu)模型

HLA在體系結(jié)構(gòu)上采用客戶/服務(wù)器（C/S）模式，聯(lián)邦成員通過(guò)調(diào)用RTI服務(wù)實(shí)現(xiàn)成員間的交互操作，RTI與聯(lián)邦成員在邏輯上構(gòu)成C/S結(jié)構(gòu)。HLA可將多種仿真成員集成到一個(gè)系統(tǒng)上，并且支持多協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸：不同成員之間的服務(wù)信息及在FED文件中要求可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用TCP方式進(jìn)行傳送，以保證傳輸?shù)目煽啃裕淮罅糠抡鏀?shù)據(jù)（包括對(duì)象屬性更新或交互信息），通過(guò)UDP組播通信方式交互，提高傳輸速率。

為了實(shí)現(xiàn)HLA系統(tǒng)的擴(kuò)充性和實(shí)時(shí)性要求，我們提出了一種分層的分布集中式KD-RTI結(jié)構(gòu)模型。

● RTI軟件邏輯結(jié)構(gòu)

根據(jù)RTI的上述結(jié)構(gòu)模型和HLA接口規(guī)范中確定的功能關(guān)系，我們將RTI軟件設(shè)計(jì)成兩部分：RTI服務(wù)器和接口函數(shù)庫(kù)，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4所示。

RTI服務(wù)器執(zhí)行兩個(gè)全局進(jìn)程：RTI執(zhí)行進(jìn)程RTIexec和聯(lián)邦執(zhí)行進(jìn)程Fedexec，它們分別對(duì)聯(lián)邦級(jí)和聯(lián)邦內(nèi)的事務(wù)進(jìn)行管理。RTIexec先于Fedexec運(yùn)行，它負(fù)責(zé)創(chuàng)建和取消聯(lián)邦執(zhí)行，可同時(shí)對(duì)多個(gè)不同名的聯(lián)邦進(jìn)行管理。Fedexec由第一個(gè)加入聯(lián)邦的成員通知RTIexec啟動(dòng)它，負(fù)責(zé)管理聯(lián)邦成員之間的交互操作。根據(jù)我們提出的分層的分布集中式RTI結(jié)構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)Fedexec邏輯功能的模塊，包括在RTI服務(wù)器主機(jī)上運(yùn)行的Fedexec進(jìn)程和駐留在聯(lián)邦成員上的LRTI。

根據(jù)調(diào)用關(guān)系，RTI的接口函數(shù)庫(kù)被分為兩部分：一部分被包裝成RTIamb類，定義和實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦成員所需的與RTI通訊接口，由聯(lián)邦成員主動(dòng)調(diào)用；另一部分被包裝成Fedamb類，定義和實(shí)現(xiàn)RTI所需的與聯(lián)邦成員通信的接口，由RTI回調(diào)使用。RTI提供的這部分函數(shù)通常是抽象的，聯(lián)邦成員須產(chǎn)生該類的一個(gè)實(shí)例，根據(jù)具體的聯(lián)邦仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)，重載這些函數(shù)，完成相應(yīng)功能。

2.4 HLA聯(lián)邦運(yùn)行管理控制器

FRMC以聯(lián)邦成員的形式加入聯(lián)邦執(zhí)行，它是一種輔助聯(lián)邦成員。FRMC雖然沒(méi)有在聯(lián)邦執(zhí)行中增加仿真模型，但可以根據(jù)管理對(duì)象模型MOM（Management Object Model）通過(guò)RTI與其他成員進(jìn)行通訊。我們?cè)O(shè)計(jì)的KD-FRMC按功能分為三個(gè)部分：聯(lián)邦運(yùn)行時(shí)間的監(jiān)視、管理和數(shù)據(jù)收集。

聯(lián)邦運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視部件對(duì)聯(lián)邦執(zhí)行的整體情況和選定對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視；管理部件對(duì)聯(lián)邦執(zhí)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理、控制；數(shù)據(jù)收集部件實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)邦仿真中選定的對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)記載，另外還可以選擇對(duì)仿真操作過(guò)程進(jìn)行日志記錄，主要為仿真的事后分析服務(wù)。

為實(shí)現(xiàn)上述功能，我們?cè)O(shè)計(jì)了4個(gè)窗口：?jiǎn)?dòng)窗口SW（Startup Window）、聯(lián)邦運(yùn)行狀態(tài)顯示窗口FOW（Federation Overview Window）、聯(lián)邦運(yùn)行監(jiān)視窗口FednMW（Federation Monitor Window）和聯(lián)邦成員運(yùn)行監(jiān)視窗口FedMW（Federate Monitor Window）。

每個(gè)聯(lián)邦成員擁有一個(gè)SW，在聯(lián)邦成員運(yùn)行的主機(jī)上執(zhí)行，是成員加入聯(lián)邦執(zhí)行的入口。FOW顯示聯(lián)邦運(yùn)行的一般狀態(tài)信息，包括聯(lián)邦名稱、仿真時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、仿真時(shí)間比例尺、聯(lián)邦運(yùn)行的當(dāng)前狀態(tài)和狀態(tài)存儲(chǔ)記錄。FedMW可顯示聯(lián)邦成員列表，根據(jù)MOM定義的交互控制提供運(yùn)行信息。通過(guò)FedMW，用戶可對(duì)仿真實(shí)現(xiàn)交互操作，如斷點(diǎn)設(shè)置、暫停、狀態(tài)保存、恢復(fù)運(yùn)行等；可以對(duì)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和交互修改，還可以對(duì)交互信息進(jìn)行登錄。FedMW對(duì)選定聯(lián)邦成員的仿真進(jìn)行管理，對(duì)應(yīng)著MOM中與該聯(lián)邦成員有關(guān)的管理信息。用戶可以對(duì)聯(lián)邦成員的仿真時(shí)間、對(duì)象信息進(jìn)行觀測(cè)和交互修改。

2.5 事后處理與顯示子環(huán)境

事后處理與顯示子環(huán)境包括仿真的事后處理、二維態(tài)勢(shì)和三維場(chǎng)景的顯示。

3 HLA應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例

根據(jù)DMSO公布的HLA聯(lián)邦開(kāi)發(fā)和運(yùn)行過(guò)程FEDEP（Federation Development and Execution Process）1.4版中確定的模型，HLA仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行過(guò)程包括6個(gè)步驟，如附表所示。FEDEP雖然不是HLA標(biāo)準(zhǔn)的組成部分，但它對(duì)于確定在聯(lián)邦開(kāi)發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵任務(wù)具有重要的指導(dǎo)意義。

以此為指導(dǎo)，我們?cè)谧孕虚_(kāi)發(fā)的系列軟件基礎(chǔ)上成功地實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于HLA的仿真應(yīng)用系統(tǒng)──野戰(zhàn)防空群保衛(wèi)野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)武器裝備對(duì)抗仿真系統(tǒng)，并于2000年6月在北京成功演示，是我國(guó)第一個(gè)將具有自主版權(quán)設(shè)計(jì)的RTI支撐軟件應(yīng)用于作戰(zhàn)仿真的HLA仿真系統(tǒng)。

該系統(tǒng)按功能共設(shè)計(jì)了11個(gè)成員，分屬紅、藍(lán)、白三方，如圖5所示。紅方包括7個(gè)成員；藍(lán)方只有一個(gè)空襲飛機(jī)成員；白方成員主要是仿真聯(lián)邦管理成員，包括：聯(lián)邦運(yùn)行控制服務(wù)器、態(tài)勢(shì)顯示成員、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境成員等。其中，地理信息系統(tǒng)GIS作為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境成員，可同時(shí)為紅藍(lán)雙方進(jìn)行通視性檢查，將它歸入白方。

4小結(jié)

HLA是新一代分布式交互仿真體系結(jié)構(gòu)，它代表著當(dāng)今分布式交互仿真技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向。我們?cè)谶@方面開(kāi)展了大量的工作，對(duì)于后續(xù)開(kāi)發(fā)研究工作有一定的借鑒作用，但仍需要進(jìn)一步研究相關(guān)理論并開(kāi)發(fā)完善相應(yīng)的工具軟件，以推動(dòng)我國(guó)仿真技術(shù)的發(fā)展。