HLARTI仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、hla-rti仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.有關(guān)術(shù)語：l 聯(lián)邦(federation：是指用于達(dá)到某一特定仿真目的的分布式仿真系統(tǒng)，它由若干相互作用的聯(lián)邦成員(簡(jiǎn)稱成員)構(gòu)成。l 聯(lián)邦成員：所有參與聯(lián)邦運(yùn)行的應(yīng)用程序都可以稱為聯(lián)邦成員。聯(lián)邦中的成員有多種類型，如用于聯(lián)邦數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)一記錄器，用于和實(shí)物接口的實(shí)物仿真代理成員，用于管理聯(lián)邦的聯(lián)邦管理器等等，其中最典型的成員是仿真應(yīng)用(simulation)。仿真應(yīng)用對(duì)某個(gè)實(shí)體的行為進(jìn)行仿真。l omt：是一種標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)框架，它是描述hla對(duì)象模型的關(guān)鍵部件。之所以采用標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)框架，是因?yàn)樗梢宰龅揭韵聨c(diǎn)：1、提供一個(gè)通用的、易于理解的機(jī)制，用來

2、說明聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)交換和運(yùn)行期間的協(xié)作。2、提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制，用來描述一個(gè)潛在的、聯(lián)邦成員所具備的與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及協(xié)作的能力。3、有助于促進(jìn)通用的對(duì)象模型開發(fā)工具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。hlaomt中，hla定義了兩類對(duì)象模型，fom和soml fom(federationobjectmodel)：是描述仿真聯(lián)邦的對(duì)象模型，主要目的是提供聯(lián)邦成員之間用公共的、標(biāo)準(zhǔn)化的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的規(guī)范，它描述了在仿真運(yùn)行過程中將參與聯(lián)邦成員信息交換的對(duì)象類、對(duì)象類屬性、交互類、交互類參數(shù)的特性。l som(simulationobjectmodel)：是單一聯(lián)邦成員的對(duì)象模型，它描述了聯(lián)邦成員可以對(duì)外公布

3、或需要訂購(gòu)的對(duì)象類、對(duì)象類屬性、交互類、交互特性，這些反映了成員在參與聯(lián)邦運(yùn)行時(shí)具有的能力?；趏mt的som開發(fā)是一種規(guī)范的技術(shù)和方法，它便于模型的建立、修改、生成和管理，便于對(duì)已開發(fā)的仿真資源的再利用，能夠促進(jìn)建模走向標(biāo)準(zhǔn)化。l mom(managementobjectmodel)：為了便于在仿真運(yùn)行過程中對(duì)rt工、聯(lián)邦以及聯(lián)邦成員進(jìn)行監(jiān)控和管理，hla定義了管理對(duì)象模型(mom)omom描述了一種使得對(duì)聯(lián)邦的管理和控制信息能以一種和聯(lián)邦成員間交互相一致的方式在聯(lián)邦中傳遞的機(jī)制。聯(lián)邦成員和rti可以利用mom來控制rti、聯(lián)邦乃至單個(gè)成員的運(yùn)行，獲取狀態(tài)信息。l 聯(lián)邦執(zhí)行數(shù)據(jù)文件(fed文

4、件)：是fom開發(fā)的結(jié)果，是所有聯(lián)邦成員間為交互(或互操作)目的而達(dá)成的“協(xié)議”。它記錄了在聯(lián)邦運(yùn)行期間所有參與聯(lián)邦交互的對(duì)象類、交互類及其屬性、參數(shù)和相關(guān)的路徑空間信息。l 對(duì)象類和類屬性(objectclass&attribute)：對(duì)象類是指參與聯(lián)邦交互的對(duì)象實(shí)例所屬的類別，對(duì)象類由類屬性構(gòu)成。對(duì)象實(shí)例是聯(lián)邦中的交互實(shí)體，可持續(xù)存在。l 交互類和參數(shù)(interactionclass¶meters)：在hla中，成員間的交互可以通過更新/反射對(duì)象類屬性來完成，也可以通過發(fā)送/接收交互實(shí)例完成。交互類由參數(shù)組成。交互類不可持續(xù)存在，它可代表瞬間的行為。2.聯(lián)邦和聯(lián)邦成員規(guī)則：規(guī)則和

5、術(shù)語主要用來描述聯(lián)邦對(duì)象模型fomorti的規(guī)則比較簡(jiǎn)單，包括的聯(lián)邦規(guī)則和聯(lián)邦成員規(guī)則兩個(gè)部分。可以簡(jiǎn)單地歸納如下：聯(lián)邦規(guī)則主要包括：1、每個(gè)聯(lián)邦必須有一個(gè)fom，它與hlaomt里定義的兼容。2、聯(lián)邦中，所有與仿真有關(guān)的對(duì)象實(shí)例應(yīng)該在聯(lián)邦成員中描述，而不是在rti中。3、聯(lián)邦運(yùn)行過程中，各聯(lián)邦成員必須通過rti進(jìn)行交互。4、聯(lián)邦運(yùn)行過程中，所有聯(lián)邦成員應(yīng)按照hlr、接口規(guī)范與rti交互。5、聯(lián)邦運(yùn)行過程中，在任意時(shí)刻，同一實(shí)例屬性至多只能被一個(gè)聯(lián)邦成員擁有。聯(lián)邦成員的規(guī)則有：1、每個(gè)聯(lián)邦成員必須有一個(gè)符合hlaomt規(guī)范的成員對(duì)象模型。2、每個(gè)聯(lián)邦成員必須有能力更新/反射任何som中指定的對(duì)

6、象類的實(shí)例屬性，并能發(fā)送/接收任何som中指定的交互類的交互實(shí)例。3、在聯(lián)邦運(yùn)行過程中，每個(gè)聯(lián)邦成員必須具有動(dòng)態(tài)接收和轉(zhuǎn)移對(duì)象屬性所有權(quán)的能力。4、每個(gè)聯(lián)邦成員應(yīng)能改變其som中規(guī)定的更新實(shí)例屬性值的條件。不同的聯(lián)邦成員可規(guī)定不同的實(shí)例屬性更新條件(如高度變化超過l000米)，聯(lián)邦成員應(yīng)有調(diào)整這些條件的能力。5、聯(lián)邦成員必須管理好局部時(shí)鐘，以保證與其它成員進(jìn)行協(xié)同數(shù)據(jù)交換。3.聯(lián)邦對(duì)象模型框架聯(lián)邦對(duì)象模型框(fomf,federationobjectmodelframework)主要為rti平臺(tái)和平臺(tái)之上運(yùn)行的仿真提供數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式。hla的對(duì)象模型包括三個(gè)部分:fom,som和momfo

7、m和mom存儲(chǔ)于fed文件中，rti讀取fed文件中定義的信息，通過這些信啟、建立整個(gè)仿真的數(shù)據(jù)和消息的基礎(chǔ)，為整個(gè)仿真提供服務(wù)。仿真成員的開發(fā)者按照som的描述進(jìn)行開發(fā)。4.接口規(guī)范接口規(guī)范是整個(gè)hla體系架構(gòu)的核心部分，它定義了在仿真系統(tǒng)運(yùn)行過程中，支持聯(lián)邦成員之間互操作的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。聯(lián)邦運(yùn)行支撐環(huán)境rti(runtimeinfrastructure)是hla接口規(guī)范的具體實(shí)現(xiàn)。hla接口規(guī)范用文字定義了各種標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和接口，而rti則用程序設(shè)計(jì)語言將這些標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)和接口轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的rtiapi函數(shù)，使得基于hla的仿真開發(fā)成為可能。它為仿真應(yīng)用提供了仿真運(yùn)行管理功能，比如仿真過程的開始、暫停

8、、恢復(fù)、時(shí)間同步等:它提供了底層通信傳輸服務(wù)，屏蔽了網(wǎng)絡(luò)通信程序?qū)崿F(xiàn)的復(fù)雜性，而且這種傳輸機(jī)制允許各個(gè)聯(lián)邦成員進(jìn)行不同級(jí)別的數(shù)據(jù)過濾，可以極大地減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，提高仿真系統(tǒng)的運(yùn)行速度。hla的rti給聯(lián)邦成員(federate)提供的接口以接口類的形式體現(xiàn)，名稱為rtiambassador，它的函數(shù)主要分為六個(gè)服務(wù)部分組成，這些也是rti提供給聯(lián)邦成員使用的服務(wù);rti向聯(lián)邦成員反饋信息要通過標(biāo)準(zhǔn)接口federateambassador，它由聯(lián)邦成員的實(shí)現(xiàn)者實(shí)現(xiàn)。下面是rti的六大管理模塊。1、聯(lián)邦管理:是指對(duì)一個(gè)聯(lián)邦的創(chuàng)建、動(dòng)態(tài)控制、修改和刪除等過程。除上述操作外，聯(lián)邦管理還包括聯(lián)邦成員間

9、的同步，聯(lián)邦狀態(tài)保存和恢復(fù)等內(nèi)容。聯(lián)邦成員通過加入聯(lián)邦的動(dòng)作參與到一個(gè)仿真系統(tǒng)中，聯(lián)邦由第一個(gè)聯(lián)邦成員創(chuàng)建，由最后一個(gè)聯(lián)邦成員刪除。2、聲明管理:hla采用了一種匹配機(jī)制，即數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者向rti聲明自己所能生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)消費(fèi)者向rti訂購(gòu)自己所需要的數(shù)據(jù)，由rti負(fù)責(zé)供需雙方的匹配。rti保證只將消費(fèi)者需要的數(shù)據(jù)發(fā)送給消費(fèi)者。如下圖所示，成員a公布了坦克這一對(duì)象類，成員c訂購(gòu)了坦克類，它們之間通過rt工形成了一種供求關(guān)系。3、對(duì)象管理:它是在聲明管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，包括對(duì)象實(shí)例的注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)，對(duì)象實(shí)例屬性值的更新與反射，交互實(shí)例的發(fā)送與接收等內(nèi)容。系統(tǒng)中的每個(gè)對(duì)象實(shí)例有一個(gè)獨(dú)一無二的名字，這個(gè)名字由成員提供或由rti產(chǎn)生。當(dāng)對(duì)象類的公布方注冊(cè)對(duì)象實(shí)例時(shí)，對(duì)象類的訂購(gòu)方會(huì)在收到這個(gè)實(shí)例的更新數(shù)據(jù)前發(fā)現(xiàn)它。 當(dāng)一個(gè)成員注冊(cè)實(shí)例時(shí)，實(shí)例的訂購(gòu)者會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)例;當(dāng)這個(gè)實(shí)例被刪除時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)例的一方會(huì)收到rti的相應(yīng)通知。如下圖所示，在左半部，成員a注冊(cè)了一個(gè)坦克的實(shí)例“坦克1 , rti通知坦克的訂購(gòu)者成員c，系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)坦