分布式仿真HLA培訓(xùn)

1、 Http:/分布式仿真HLA北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司仿真測試產(chǎn)品部仿真測試產(chǎn)品部 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/目錄HLA簡介 什么是HLA HLA的由來 HLA的發(fā)展（最新標準Evolved） HLA的應(yīng)用與特點HLA培訓(xùn) HLA的組成 HLA的術(shù)語（簡介） 如何設(shè)計HLA系統(tǒng)HLA應(yīng)用實例 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介什么是HLAHLA是一種體系結(jié)構(gòu)，而不是一種軟件實現(xiàn)HLA，全稱為，全稱為High Level Architecture，意為，意為高層體系結(jié)構(gòu)。高層體系結(jié)構(gòu)。HLA是用于創(chuàng)建復(fù)雜仿真系統(tǒng)的軟件體是用于創(chuàng)建

2、復(fù)雜仿真系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，它為開發(fā)人員提供了一個用于創(chuàng)建仿真應(yīng)用的系結(jié)構(gòu)，它為開發(fā)人員提供了一個用于創(chuàng)建仿真應(yīng)用的通用框架通用框架。 HLA已被美國國防部（已被美國國防部（Department of Defense，DoD)應(yīng)用于建模和仿真。其兩大特點為：應(yīng)用于建模和仿真。其兩大特點為：互操作性互操作性重用性重用性 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的由來HLA是是1995年美國國防部（年美國國防部（DoD）發(fā)布的建模與）發(fā)布的建模與仿真大綱（仿真大綱（DoD M&S Master Plan）第一個目標）第一個目標-開開發(fā)建模和仿真通用技術(shù)框架中的首要內(nèi)容，其主要的目

3、發(fā)建模和仿真通用技術(shù)框架中的首要內(nèi)容，其主要的目的是促進仿真應(yīng)用的互操作性和仿真資源的可重用性的是促進仿真應(yīng)用的互操作性和仿真資源的可重用性。1996年年10月月DoD正式規(guī)定正式規(guī)定HLA為其范圍內(nèi)仿真項為其范圍內(nèi)仿真項目的標準技術(shù)框架，開始推行目的標準技術(shù)框架，開始推行HLA，并用它代替原有的，并用它代替原有的DIS、ALSP等標準。等標準。 2000年年9月月HLA作為作為IEEE1516發(fā)布，成為國際通發(fā)布，成為國際通用的標準用的標準。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的發(fā)展Olderstandards:ALSPDIS95 96 97 98 99 00 01

4、02 03 04 05 06 07 08 09 .HLAInitial definitionHLABaselineHLA adoptedby OMGDoDMasterplanHLA 1.3standardHLA 1516standardFirst 1516RTIHLA to IEEEfor standardizationHLA 1.3 US DoD standardIEEE 1516 open standardFirst 1516federationsFirst certified1516 RTIHLA 1516evolved1516 to 1.3interoperability美國國防部決定

5、：1999年完成DIS協(xié)議向HLA協(xié)議的轉(zhuǎn)換， 2001年不再支持非HLA的仿真。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的發(fā)展 HLA最新標準HLA EvolvedHLA新標準的特點：模塊化的FOMWEB服務(wù)的API完善的容錯機制智能的更新策略動態(tài)鏈接的兼容對接口規(guī)范的更多改進對OMT的改進詳細更新，見HLA Evolved-新一代HLA標準關(guān)鍵技術(shù)總結(jié) 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的應(yīng)用與特點HLA的作用的作用允許采用不同的編程語言在不同的運行環(huán)境下開發(fā)出的不同類型的仿真系統(tǒng)之間進行互操作并且重用。 解決建模與仿真中所有的功能需求一個仿真系

6、統(tǒng)一種仿真體系結(jié)構(gòu)各種的仿真系統(tǒng)適用足夠的靈活性 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的應(yīng)用與特點構(gòu)建多子系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng) 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的應(yīng)用與特點HLA的特點HLA是在DIS和ALSP的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的新的分布交互仿真體系結(jié)構(gòu)，它能提供更大規(guī)模的、將構(gòu)造仿真/虛擬仿真/實況仿真集成在一起的綜合環(huán)境，實現(xiàn)各類仿真系統(tǒng)間的互操作、動態(tài)管理一點對多點通訊、系統(tǒng)和部件的重用和建立不同層次、不同粒度的對象模型。通過提供通用的、相對獨立的運行支撐框架(， Run Time Infrastructure)，將應(yīng)用層同其底層支撐環(huán)境功能分離

7、開，隱蔽了各自的實現(xiàn)細節(jié)，可以使這兩部分相對獨立的開發(fā)，最大程度的利用各自領(lǐng)域的最新技術(shù)。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介HLA的應(yīng)用與特點HLA的特點HLA引入了面向?qū)ο螅∣O）的思想 ，但又與傳統(tǒng)的OOA&D方法有所不同 ，可以更好地支持仿真系統(tǒng)的重用和互操作 HLA引入了運行支撐框架（RTI），可以在不必對原有系統(tǒng)進行較大改變的情況下，方便的讓新的仿真系統(tǒng)與原有系統(tǒng)進行集成并互操作 可實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的即插即用，并針對不同的用戶需求和不同的仿真目的，實現(xiàn)聯(lián)邦快速、靈活的組合和重配置，保證了聯(lián)邦范圍內(nèi)的互操作和重用。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA簡介H

8、LA的應(yīng)用及特點攻防對抗仿真衛(wèi)星仿真實體建模大地形建模投影顯示飛行仿真紅外可視化仿真視景仿真虛擬儀表仿真 全球地形GoogleEarth Adapter人體動作仿真通信仿真分布式中間件分布式仿真 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的組成HLA標準的三部分規(guī)則（規(guī)則（Rules）：）：在聯(lián)邦執(zhí)行過程中，實現(xiàn)聯(lián)邦成員間的交互所必須遵守的原則和協(xié)定，是接口規(guī)范和OMT的設(shè)計原則，規(guī)定了HLA聯(lián)邦和聯(lián)邦成員的職責(zé)。對象模型模板對象模型模板（OMT：Object Model Template）：提供一種標準格式的HLA 對象模型模板，以促進模型的互操作性和可重用性，OMT規(guī)定了每

9、個FOM可以采用的結(jié)構(gòu)。接口規(guī)范說明接口規(guī)范說明（Interface Specification）：定義了聯(lián)邦成員之間進行信息交互的方式，提供六大管理服務(wù)；也是聯(lián)邦成員和RTI間接口的規(guī)范。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的組成接口規(guī)范說明（Interface Specification）l定義RTI的六大管理服務(wù)；l確定每個成員必須提供的回調(diào)功能；l建立HLA仿真的對象模型管理。 RTI是HLA仿真系統(tǒng)進行分層管理控制，實現(xiàn)分布仿真可擴充性的支撐基礎(chǔ)，也是進行HLA其它關(guān)鍵技術(shù)研究的立足點，因此在早期的HLA開發(fā)工作中，也主要集中于對RTI的研究開發(fā)。 北京華力創(chuàng)

10、通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的組成接口規(guī)范說明（Interface Specification）（1）聯(lián)邦管理服務(wù)：包括聯(lián)邦的創(chuàng)建與注銷、聯(lián)邦成員的加入與退出、聯(lián)邦狀態(tài)的存儲與恢復(fù)、設(shè)置同步點等。（2）聲明管理服務(wù)：包括發(fā)布、預(yù)定對象屬性。發(fā)布、預(yù)定交互類信息以及其他支持服務(wù)。（3）對象管理服務(wù)：包括注冊或注銷對象實例、屬性的更新、被更新、交互的發(fā)送及接受以及一些支持服務(wù)。（4）所有權(quán)管理服務(wù)：包括聯(lián)邦成員間對象屬性所有權(quán)的轉(zhuǎn)移和相應(yīng)的支持服務(wù)。（5）時間管理服務(wù)：包括協(xié)調(diào)聯(lián)邦成員間局部時鐘推進管理的各種服務(wù)。（6）數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務(wù)：包括各個聯(lián)邦成員根據(jù)各自的“興趣”來確定

11、信息的發(fā)送和接受等的有關(guān)支持服務(wù)。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的術(shù)語聯(lián)邦聯(lián)邦 (Federation):由仿真子系統(tǒng)聯(lián)合構(gòu)成的仿真系統(tǒng)；它支持運行支撐框架（RTI），由聯(lián)邦對象模型（FOM）和一定數(shù)量的聯(lián)邦成員組成。聯(lián)邦成員聯(lián)邦成員 (Federate):構(gòu)成聯(lián)邦的每一個仿真子系統(tǒng)；它是聯(lián)邦中的一個成員，是和RTI連接的一個接點；一個聯(lián)邦成員可以代表一個平臺，例如：飛行員的座艙模擬器；也能代表一個聚合級仿真系統(tǒng)，例如：整個國家的空中交通仿真系統(tǒng)。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的術(shù)語聯(lián)邦對象模型聯(lián)邦對象模型 (Federation O

12、bject Model-FOM)聯(lián)邦中所有聯(lián)邦成員進行數(shù)據(jù)交換的共同對象模型，由符合對象建模模板(Object Model Template)的對象類、交互類等構(gòu)成，是HLA系統(tǒng)互操作和可重用的基礎(chǔ)。仿真成員間要傳遞的內(nèi)容都可以在聯(lián)邦對象模型中找到，它配合接口規(guī)范中的聲明管理和對象管理，實現(xiàn)了多對多的通信模式，減少了分布式仿真過程中的開發(fā)量和數(shù)據(jù)流量。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的術(shù)語對象類對象類(Object)：是以符合仿真要求的抽象和分辨率程度、實現(xiàn)對真實世界概念描述的基本元素。持續(xù)存在并且影響多個聯(lián)邦成員的仿真實體定義為對象類。對象類屬性、對象類實例、對象

13、類實例屬性交互類交互類 (Interaction):在聯(lián)邦運行過程中，發(fā)生在特定時刻的事件。交互類參數(shù) 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)HLA的術(shù)語更新更新屬性（屬性（update attribute):聯(lián)邦成員更新對象實例的屬性。反射屬性反射屬性 (reflected attribute):訂購該對象實例屬性的聯(lián)邦成員接收對象實例的屬性值。發(fā)送交互發(fā)送交互(Send Interaction):聯(lián)邦成員將交互發(fā)送到聯(lián)邦。接收交互接收交互 (Receive Interaction):訂閱該交互的聯(lián)邦成員從聯(lián)邦接收交互。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)如何

14、設(shè)計HLA系統(tǒng)為了指導(dǎo)HLA聯(lián)邦模型的開發(fā)，美國國防建模仿真辦公室提出了HLA聯(lián)邦開發(fā)和執(zhí)行標準過程：FEDEP（Federation Development and Execution Process ），使聯(lián)邦模型的開發(fā)過程實現(xiàn)標準化。這個HLA聯(lián)邦模型的開發(fā)和執(zhí)行過程如圖所示： 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)如何設(shè)計HLA系統(tǒng)由以上流程可以看出，設(shè)計基于HLA標準的聯(lián)邦，和以往最大的區(qū)別在于：l聯(lián)邦對象模型的設(shè)計l聯(lián)邦成員的設(shè)計 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA培訓(xùn)如何設(shè)計HLA系統(tǒng)聯(lián)邦成員運行流程開始開始創(chuàng)建聯(lián)邦執(zhí)行創(chuàng)建聯(lián)邦執(zhí)行加入聯(lián)邦加入聯(lián)邦對象

15、類、交互類對象類、交互類發(fā)布發(fā)布/訂閱訂閱設(shè)置時間管理策略設(shè)置時間管理策略注冊對象實例注冊對象實例 仿真仿真循環(huán)循環(huán)（對象模型運算）（對象模型運算）退出聯(lián)邦退出聯(lián)邦銷毀聯(lián)邦銷毀聯(lián)邦 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/RTI提供給每一個聯(lián)邦成員的接口稱為提供給每一個聯(lián)邦成員的接口稱為RTI大使，聯(lián)邦成大使，聯(lián)邦成員調(diào)用這個接口的操作來請求員調(diào)用這個接口的操作來請求RTI的服務(wù)；的服務(wù)；每一個聯(lián)邦成員提供一個稱為聯(lián)邦成員大使的接口，當(dāng)每一個聯(lián)邦成員提供一個稱為聯(lián)邦成員大使的接口，當(dāng)RTI必須通知聯(lián)邦成員時，必須通知聯(lián)邦成員時，RTI通過調(diào)用聯(lián)邦成員大使的操作通過調(diào)用聯(lián)邦成員大使的操作來實現(xiàn)

16、。來實現(xiàn)。HLA培訓(xùn)如何設(shè)計HLA系統(tǒng) 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA應(yīng)用實例1.航空某所基于HLA的計算機生成兵力（CGF）系統(tǒng)系統(tǒng)目標建立CGF的物理仿真模型、感知仿真模型和決策仿真模型對空中目標、地面目標和海上目標的CGF進行仿真研究建立具有基于開放性的HLA體系結(jié)構(gòu)的CGF子系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成運行界面運行界面 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA應(yīng)用實例2.電子部某所基于HLA的SAR仿真系統(tǒng)目標建立基于HLA體系的機載和星載SAR數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)對機載SAR和星載SAR進行三維可視化，以多通道渲染的方式進行投影輸出建立一個相對通用的主控制臺建立飛機虛擬儀表

17、系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成主控運行界面主控運行界面系統(tǒng)數(shù)據(jù)流系統(tǒng)數(shù)據(jù)流 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA應(yīng)用實例3.基于HLA的半實物仿真系統(tǒng)目標基于HRT1000完成半實物仿真基于視景軟件進行仿真可視化整個系統(tǒng)基于HLA體系結(jié)構(gòu)主控系統(tǒng)界面主控系統(tǒng)界面系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA應(yīng)用實例4.基于HLA的衛(wèi)星運行控制仿真系統(tǒng)系統(tǒng)目標實現(xiàn)衛(wèi)星實體的建模及運行和通訊仿真實現(xiàn)衛(wèi)星聯(lián)邦成員開發(fā)和三維視景聯(lián)邦成員的開發(fā)實現(xiàn)衛(wèi)星聯(lián)邦成員和三維視景聯(lián)邦成員集成和運行管理實現(xiàn)衛(wèi)星空間運行仿真的全過程和結(jié)果的三維、實時、可交互多通道的大場景視景顯示。 北京華力創(chuàng)通科技

18、股份有限公司 Http:/HLA應(yīng)用實例5.基于HLA的車輛動力傳動系統(tǒng)仿真系統(tǒng)目標能夠?qū)崿F(xiàn)多領(lǐng)域不同軟件之間的協(xié)同仿真。在不同工作站上分別用WAVE建立發(fā)動機模型，用AMESim建立變速箱的模型，用GT-Cool建立冷卻系統(tǒng)的模型，用Fluent建立起三維動力艙氣道模型，用MATLAB建立起控制模型。接入HLA/RTI仿真體系中，實現(xiàn)這些模型的協(xié)同仿真，最終模擬整個動力傳動系統(tǒng)。 北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司 Http:/HLA應(yīng)用實例6.基于HLA的后勤保障仿真系統(tǒng)系統(tǒng)目標提高飛機綜合保障設(shè)計參數(shù)和保障資源的優(yōu)化能力提供經(jīng)濟、有效、精確的分析、演示和評價手段優(yōu)化飛機使用與維修保障流程作為飛機綜合仿真的底層支持環(huán)境提高仿真效率，實現(xiàn)信息共享 北京華力創(chuàng)