分分布交仿真-PPT精品課件

1、分布交互仿真分布交互仿真技術及其發(fā)展分布交互仿真系統(tǒng)的體系結構分布交互仿真中的時空一致性分布交互仿真中的建模技術分布交互仿真中的數(shù)據(jù)管理技術分布交互仿真技術標準空地對抗分布交互仿真系統(tǒng)緒 論 分布交互仿真定義：采用協(xié)調一致的結構、標準、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫，通過計算機網絡以數(shù)據(jù)交換方式，將分散的各地自主的仿真實體互連在一起，并有人參與進行交互作用的一種綜合仿真環(huán)境，以滿足武器性能評估，戰(zhàn)術原則的開發(fā)和演練，以及人員訓練等的需要 分布交互仿真技術的發(fā)展早期的分布交互仿真SIMNET 分布交互仿真的標志DIS分布式交互仿真的進一步發(fā)展ALSP 高級分布交互仿真技術HLA 分布交互仿真系統(tǒng)中的關鍵技術體系結

2、構介紹面向對象技術及其在分布交互仿真技術中的應用，分布交互仿真系統(tǒng)的特性。各種分布交互仿真的結構形式、系統(tǒng)框架、軟件層次等。DIS體系結構的基本概念、結構層次和實現(xiàn)途徑。介紹一種設計方案。時空一致性介紹分布交互仿真時空一致性中的網絡通訊、時鐘同步、時間管理、坐標轉換、DR及平滑算法等的具體技術內涵、特點和解決方案。軟件應用框架從軟件體系結構的實現(xiàn)的角度，介紹實現(xiàn)分布交互仿真特性和功能的底層支持軟件平臺的概念、功能、類型、結構和實現(xiàn)方法。建模技術介紹分布交互仿真環(huán)境下模型的概念、分類，概念模型及其相關技術，各種虛擬環(huán)境實體的建模方式。以制導武器系統(tǒng)導彈實體為例介紹面向對象的建模方法及其實現(xiàn)技術。

3、數(shù)據(jù)管理技術介紹分布交互仿真系統(tǒng)各種實體的模型和數(shù)據(jù)的類型、特征，數(shù)據(jù)管理方法和數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)技術。介紹采用語義對象模型的地形數(shù)據(jù)庫建模和管理方法。1、分布交互仿真系統(tǒng)體系結構研究與設計 分布交互仿真系統(tǒng)的面向對象特性分布交互仿真系統(tǒng)體系結構的概念 分布交互仿真典型應用系統(tǒng)的體系結構分布交互仿真系統(tǒng)體系結構的特點 分布交互仿真系統(tǒng)體系結構設計 分布交互仿真系統(tǒng)的面向對象特性 分布交互仿真中的基本概念 仿真實體（邦元）：由模型和算法組成的描述現(xiàn)實事物的仿真程序 仿真應用（聯(lián)邦）：完成特點任務的仿真軟件和系統(tǒng) 組元：仿真實體的集合仿真實體的分類 戰(zhàn)場實體：描述實際作戰(zhàn)對象。人控的、自動的、半自動的 環(huán)

4、境實體：描述實際戰(zhàn)場環(huán)境。地形、天氣、電磁干擾 仿真支持實體：用于仿真試驗的。顯示、輸入、記錄、控制 分布交互仿真系統(tǒng)的基本特性 分布性、異構性、重用性、重構性、復雜性 分布交互仿真系統(tǒng)的面向對象特性 分布交互仿真系統(tǒng)體系結構的概念 定義：一個系統(tǒng)的基本框架。包括組成原則、組成部分、各部分之間關系、實現(xiàn)關系的方法。特性 互操作性：不同的方針應用通過異構的網絡，協(xié)調工作網絡層次：公共的操作環(huán)境 數(shù)據(jù)層次：約定的數(shù)據(jù)格式 軟件層次：滿足逼真度要求，分裝了差異 可伸縮性：系統(tǒng)規(guī)模上的彈性。帶寬和計算能力 新的算法、新的網絡技術、新的數(shù)據(jù)過濾方法 時空一致性時間一致性：按照事件發(fā)生的順序或時刻處理事件

5、，或在 允許的延遲范圍內處理事件?？臻g一致：統(tǒng)一的空間描述形式 分布交互仿真系統(tǒng)體系結構的概念 體系結構的分類 網絡體系結構：規(guī)定物理上的流通和網絡協(xié)議（網絡拓撲結構和硬件環(huán)境） 數(shù)據(jù)體系結構：解釋網絡上流通的數(shù)據(jù)內容（協(xié)議、標準） 軟件體系結構：規(guī)范使用網絡和產生數(shù)據(jù)的應用軟件（支撐環(huán)境和應用模型）體系結構的發(fā)展 SIMNET、DIS互操作性協(xié)議標準：缺乏可重用性、可伸縮性 HLA互操作性、可重用性軟件應用框架：復雜、實時性差 分布交互環(huán)境典型應用系統(tǒng)的體系結構 在網絡體系結構上，采用了各時期的先進網絡技術實現(xiàn)大規(guī)模、大范圍的遠程網絡，如：國防專網DSI、Ti_LINK，MBONE虛擬組播網

6、、ATM，各種路由和交換技術、近期的基于internet的虛擬專網技術；在數(shù)據(jù)體系結構上，產生了三種具有代表性的分布交互仿真協(xié)議：SIMNET、DIS2.x、HLA的OMT。由于SIMNET的局限性較大，已停止發(fā)展，雖然HLA發(fā)展勢頭強勁，但其還處于發(fā)展初期，只有一些規(guī)范，沒有詳細的標準和實現(xiàn)方法，因此DIS還將繼續(xù)發(fā)展下去；在軟件體系結構上，已經從單純、獨立的結構化的軟件結構（CCTT），發(fā)展到基于單機的面向對象的應用框架（BDSD）、基于分布對象的客戶機/服務器應用框架（STOW）。 分布交互仿真系統(tǒng)體系結構的特性 DIS的特點 無中央處理機 結點自治 IEEE1278 DR算法DIS的缺

7、點 不支持異種仿真應用之間的互操作 仿真應用間缺乏可重用性 巨大的帶寬和計算量的要求 DIS協(xié)議定義的PDU數(shù)量有限 缺少處理靜態(tài)實體的有效方法 每個仿真節(jié)點必須備份整個仿真環(huán)境的模型和數(shù)據(jù)分布交互仿真系統(tǒng)體系結構的特點 HLA的特點 客戶機服務器模式：可伸縮性、互操作性 通過RTI進行信息交換：時空一致性、互操作性 采用對象模板技術：異構性、可重用性 分布交互仿真體系結構設計 目標：在局域網內，采用IEEE1278標準和模型對象技術，以NT、VC為開發(fā)平臺，設計DIS的軟件體系結構軟件體系結構示意圖 分布交互仿真體系結構設計支撐平臺層：基于內核，面向仿真實體 支撐平臺內核：網絡通訊、實體狀況

8、保存、DR算法、時間管理等 仿真實體基類：仿真線程接口、PDU接口、步長控制等 線程同步互斥控制機制：內核對象與個仿真實體對象的同步實體仿真層：實現(xiàn)仿真任務 仿真管理：初始化、仿真進程控制、數(shù)據(jù)管理及事后分析、處理等 仿真運行：仿真實體對象的實時解算 圖像顯示：仿真對象狀態(tài)的圖形表示 模型數(shù)據(jù)層：模型和數(shù)據(jù)的準備和維護 模型：戰(zhàn)場、環(huán)境和仿真支持實體的模型（類庫） 數(shù)據(jù)：戰(zhàn)場、環(huán)境和仿真支持實體的靜態(tài)和幾何數(shù)據(jù)（實體數(shù)據(jù)庫），仿真實體的動態(tài)數(shù)據(jù)（過程數(shù)據(jù)庫） 1、 時空一致性及其解決方案時空一致性問題 時空一致性問題的解決方案 網絡通訊 坐標轉換 時間同步與補償 DR外推算法 時間管理 時空一

9、致性問題（1）時空一致性定義 時空一致性是時間一致性和空間一致性的統(tǒng)稱。所謂時間一致性，是指分布式交互仿真系統(tǒng)中的某一仿真實體在任一時刻發(fā)生的事件或過程信息，能被與之相關的所有仿真實體在一允許的時間范圍內獲得；所謂時間一致性是指某一仿真實體的空間狀態(tài)及其地理環(huán)境，在系統(tǒng)的各個節(jié)點上應該有統(tǒng)一的空間描述形式 時間一致性問題的提出 每個仿真節(jié)點各具有不同的內部時鐘，這些時鐘可能不同步； 通訊系統(tǒng)存在固定的信息傳遞延遲；信息流量的加大會堵塞網絡，造成更大的不確定的延遲； 各仿真節(jié)點對網上信息的處理、實體的計算、DR推算需要消耗時間； 各仿真節(jié)點所處的仿真環(huán)境、采用的仿真模型、坐標系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)庫對空

10、間的定義和理解各不相同。 時空一致性問題（2） 時空一致性問題的解決方案 組播技術：通過數(shù)據(jù)過濾，用虛擬網絡，實現(xiàn)定向數(shù)據(jù)傳送，以降低網絡流量，適應大規(guī)模分布交互仿真需要 時鐘同步技術：主要解決仿真節(jié)點間的時鐘同步問題 時戳技術與補償技術：主要解決網絡傳輸延遲問題 DR算法：通過減少網絡流量，降低網絡傳輸延遲 平滑算法：解決空間顯示表達的不一致問題 坐標轉換：解決仿真節(jié)點間空間表達的不一致問題 時間管理：解決復雜的時間需求問題時空一致性問題的解決方案網絡通訊 網絡通訊的要求 快速性：應能滿足實時傳送需求（甚至多媒體數(shù)據(jù)） 可靠性：有連接和無連接的方式 高效性：按址發(fā)送：點對點、廣播、組播網絡通

11、訊技術 組播技術：組播技術和數(shù)據(jù)過濾算法 編程接口技術：按照OSI的網絡七層結構的劃分，一般在傳輸層實現(xiàn)仿真協(xié)議。 時空一致性問題的解決方案坐標轉換 DIS的坐標系 DIS地心系：X穿過0度經線與赤道交點；Y穿過180度經線與赤道交點；Z穿過北極 DIS實體系：X軸向前，Y軸向右，Z軸向下DIS的坐標轉換 經緯系與地心系之間的轉換：用經緯度表示的UTM系、地面系、地形系的原點坐標與地心系的坐標之間的轉換 其他世界坐標系中的空間點向地心系坐標轉換：UTM坐標系中的空間點與地心系坐標的轉換；地面坐標系中空間點與地心系坐標轉換；地形坐標系中的空間點與地心系坐標的轉換歐拉角的轉換：彈體系與DIS實體系

12、間及SIMNET實體系與DIS實體系間的歐拉角轉換時空一致性問題的解決方案坐標轉換 時空一致性問題的解決方案時間同步與延遲補償 時間同步 硬件同步：GPS全局時鐘 軟件同步：確定性同步；概率性同步延遲補償 時戳技術：在所有實體狀態(tài)信息中都加入此狀態(tài)信息產生的時間，從而便于接受方在接受信息時準確了解該信息所對應的時間，并由外推算法（DR算法）對這一延遲進行補償 時空一致性問題的解決方案外推算法 DR算法 DR算法：在仿真結點擁有高精度的動力學、運動學實體仿真模型的基礎上，設置一個實體的低精度簡化或近似模型，又稱外推模型，通過外推模型的不斷外推，起點的不斷修正，達到逼近原模型，減少網絡流量的目的。

13、 DR算法的使用： l 對本地結點的仿真實體，在用實際高精度模型進行仿真的同時，采用合適的DR模型，對實體的某個屬性進行外推，當外推值和實際模型結果的差值大于某個閾值時，就發(fā)送該實體的狀態(tài)更新PDU，否則不發(fā)送實體狀態(tài)PDU。l 對遠程結點仿真實體的某個屬性，在上一次收到的該實體同一屬性的值的基礎上，采用DR模型進行外推，在收到下一次該實體狀態(tài)的更新值后，再對給實體屬性的DR模型進行更新DR算法公式： l 一階、二階、三階；定步長和變步長 l 閾值，階數(shù) 時空一致性問題的解決方案外推算法 平滑算法 問題提出：當實體仿真計算出的實際位置與由DR算法得出的逼近位置的誤差大于閾值時，就要用實際的新位

14、置去參與計算，發(fā)出狀態(tài)更新信息，這樣在位置變化頻繁的實體中，實體圖像出現(xiàn)很大的跳躍式的不連續(xù)現(xiàn)象 線性平滑算法：按一定的平滑速度，對某個屬性進行線性外推（平滑時間和平滑速度） 最優(yōu)平滑算法：按一定的平滑加速度，對某個屬性進行二次階外推（平滑時間和平滑加速度）時空一致性問題的解決方案時間管理（1） 分布交互仿真中的仿真類型： 約束與無約束仿真。約束仿真固定了仿真時間推進量與物理時間間的比例關系；而無約束仿真則沒有這種固定關系。這里約束仿真也指變尺度實時仿真，無約束仿真也指快速仿真。 協(xié)調仿真和獨立仿真：協(xié)調仿真時需要協(xié)調自己與其他仿真時時間推進關系的仿真 DIS仿真屬有約束的（實時的）獨立仿真，

15、而ALSP屬無約束的協(xié)調仿真。時間管理機制的功能要求 傳輸服務的范圍：從最基本的無需通訊到可靠的消息傳到按時戳順序傳送。 傳輸服務方式：允許仿真實體選用具有合適的可靠性和消息順序的服務方式。 時間管理服務機制：必須提供一種體系結構，以支持各類仿真的一體化集成。 時間推進服務方式：允許仿真實體選用多種時間推進服務方式。時空一致性問題的解決方案時間管理（2） HLA中的消息排隊機制 接受順序：是一種最直接的延時的排隊機制：即將消息按照其被接受的先后次序傳送給仿真實體 優(yōu)先順序：將消息在緩沖區(qū)中按優(yōu)先級排隊，同時消息用時戳表明它的優(yōu)先級大小，時戳最小的消息排在最前列 時戳順序：傳送給仿真實體的消息都

16、是按時戳順序到達的 因果順序：將消息按照與消息所表示的時間的前因后果相一致的順序傳給聯(lián)邦3、軟件應用框架研究與設計 軟件應用框架的概念 分布交互仿真系統(tǒng)的軟件體系結構 軟件體系結構的實現(xiàn)應用框架 DIS支撐平臺設計 基于支撐平臺的輔助工具設計 軟件應用框架的概念 軟件體系結構（軟件構件及其相互關系） “管道和過濾”型：構件有輸入和輸出管道，數(shù)據(jù)由過濾器處理 面向對象結構型：將構件抽象成對象，每個對象都有標識 對象/事件型：對象向系統(tǒng)通告事件，系統(tǒng)激活已注冊的對象去處理事件。擴展性較好。 分層型：將軟件構件按層次進行組織管理，每層為上層提供服務，層間通過協(xié)議連接 知識庫型：中心數(shù)據(jù)庫構件和處理構

17、件軟件應用框架概念 軟件應用框架是一種可重復使用的軟件設計方案，是軟件體系結構的具體實現(xiàn)。按照面向對象的思想，它是由一組抽象類的實例所構成的軟件設計骨架。采用框架技術比低層次的軟件構件類庫能提供更高層次的軟件重用。分布交互仿真系統(tǒng)的軟件體系結構 庫函數(shù)式（NPSNET）：“管道和過濾器”型與分層型的組合：仿真層和網絡層，層間有借口。適用單實體仿真元件集合式：“管道和過濾器”型的集合：按類型定義多個仿真元件，仿真元件通過連接元件進行交互。易于擴展仿真結點面向對象體系結構：定義仿真類、實體類和函數(shù)類，每個仿真實體獨立負責與網絡的通訊，單結點可以運行多個仿真實體。面向對象的事件驅動型：（E2dis）

18、：基于RTI的分層結構（實體過濾器、團對過濾器和聯(lián)邦過濾器），專用事件管理器，端口通訊。本文DIS系統(tǒng)的軟件體系結構：基于內核、面向對象的分層結構。 軟件體系結構的實現(xiàn)應用框架 NIU接口型：將網絡元件與仿真實體嚴格分離，用硬件實現(xiàn)網絡操作、PDU處理、DR推算等 將NIU駐留在網橋或路由器中，通過局域網與仿真結點連接； 采用反射內存系統(tǒng)連接仿真結點與NIU，實現(xiàn)局域網內數(shù)據(jù)交換和共享 將NIU駐留在特殊的網卡中，通過某種總線與仿真結點機連接 將NIU駐留與一個計算機中，該計算機點對點與仿真結點進行數(shù)據(jù)交換網絡通訊軟件接口型：它在仿真結點機上同時用軟件實現(xiàn)網絡驅動和實體仿真，每個仿真實體通過調

19、用網絡接口，實現(xiàn)交互。一般以接口函數(shù)形式提供網絡操作，并通過公用數(shù)據(jù)區(qū)實現(xiàn)與仿真實體的數(shù)據(jù)通訊 支撐平臺層：將仿真應用與網絡通訊統(tǒng)一考慮，采用面向對象技術、進程和線程技術，對網絡通訊接口進行封裝，并向仿真應用延伸，實現(xiàn)仿真應用的靈活性、擴展性、平臺的無關性軟件體系結構的實現(xiàn)應用框架DIS支撐平臺的功能界定 為所有應用提供統(tǒng)一的接口。應該只包含與仿真實體個性無關的基元操作，滿足本文提出的面向仿真實體的軟件體系結構。 能夠實現(xiàn)信息的實時發(fā)送和自動接收。 在單個結點上運行多個實體的機制。 各個結點的時鐘同步。 進程（線程）同步互斥控制。 為時空一致性問題提供解決方案。 保存仿真空間所有實體的當前狀態(tài)

20、。 采用預估算法同步推算仿真空間所有實體的狀態(tài)。 實現(xiàn)協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU，及其處理。實體運行分配策略。DIS支撐平臺設計第一版本 設計目標：設計一個功能齊全、易于編制分布式交互仿真程序的類庫，便于仿真應用調用 設計思路：對每個仿真結點來說，在網絡接口之上運行的除本地實體之外，還有與之相關的遠程實體的副本。這兩種實體的本質差別在于對PDU的使用和DR等網絡接口的操作上：一個是需要發(fā)送數(shù)據(jù)，一個是需要接收數(shù)據(jù)。因此可以借此設計兩個實體類。 實現(xiàn)方法：自身類、其它結點類，仿真進程，結點管理進程 結點運行框架DIS支撐平臺設計第二版本 設計目標：保持上述結構形式不便的情況下，解決仿真進程有關工作的重復

21、性 設計思路：將重復性工作（PDU接收、DR、實體表維護、PDU處理）交給結點管理進程，由其生成其它結點對象，將實體表擴展成為實體共享數(shù)據(jù)區(qū)，并由此實現(xiàn)各仿真進程與管理進程的數(shù)據(jù)共享 實現(xiàn)方法：自身類（不變）、其它結點類（取消）、結點管理類，仿真進程，結點管理進程 結點運行框架 DIS支撐平臺設計第三版本設計目標：上述兩個版本沒有完全實現(xiàn)易用性的目標，而且擴展性比較差，程序結構和運行效率較低。應當在提高效率基礎上，滿足易用性、擴展型的要求。即一方面，某個仿真實體功能的擴充和修改不應該影響的其他部分和其他實體的代碼，另一方面，支撐平臺底層的擴充和修改應使所有實體受惠。 設計思路：換一種思想處理仿

22、真實體：不將每個仿真實體都以單獨的進程出現(xiàn)，而是把他們在同一個進程里實現(xiàn)。在同一個進程中，將每個仿真實體都看作一個對象，每個實體的主循環(huán)作為相應對象的一個線程。將三類仿真實體的共性提取出來，做成仿真實體積累，并且在支撐平臺底層提供完備的操作基元。 實現(xiàn)方法：支撐平臺主要由仿真支撐平臺內核、仿真實體基類、線程同步互斥控制機構三部分構成。 仿真實體基類顯示實體仿真管理實體仿真運行實體仿真支撐平臺內核實體優(yōu)先級管理機構實體創(chuàng)建管理機構DR同步推算方法實體狀態(tài)保存機構網絡通信機構接口協(xié)議實現(xiàn)機構時空一致策略網絡線程同步互斥控制機構人機界面步長控制信箱DR同步推算接口DIS支撐平臺設計第三版本支撐平臺運

23、行框架 DIS支撐平臺設計第三版本實現(xiàn)方案 發(fā)送線程對象和發(fā)送隊列對象：通過發(fā)送隊列對象的輸出接口從發(fā)送隊列中取出一個PDU對象，并將該對象的PDU數(shù)據(jù)包通過Socket的發(fā)送函數(shù)廣播出去，然后再取下一個對象，如此循環(huán)。如果發(fā)送隊列中沒有PDU需要發(fā)送，則發(fā)送線程睡眠在發(fā)送隊列上，直到有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，才被喚醒。 接收線程對象和接收隊列對象：通過接收隊列對象的輸出接口從接收隊列中取出一個數(shù)據(jù)包，然后將該數(shù)據(jù)包轉換為相應的PDU對象，通過內核對象的輸入輸出接口放入適當?shù)臄?shù)據(jù)區(qū)中，然后再取下一個數(shù)據(jù)包，如此循環(huán)。如果接收隊列中沒有數(shù)據(jù)包，則接收線程睡眠在接收隊列上，直到隊列有數(shù)據(jù)時才被喚醒。 DI

24、S支撐平臺設計第三版本實現(xiàn)方案內核對象：內核對象的設計目標是提供完備的、嚴格定義的、可預測的和方便使用的仿真應用操作接口和實現(xiàn)有關的內部機制 實體表數(shù)據(jù)區(qū)存放仿真空間中現(xiàn)有的所有活動的實體，DR數(shù)據(jù)區(qū)存放著由內核對象中的DR線程最近推算出的這些實體的狀態(tài)。 DR線撐腰推算所有實體的空間位置和方位 輸入輸出接口負責提供輸入、輸出PDU，發(fā)送、接收標準時刻內核對象還要管理仿真對象池（包括仿真對象、結點管理對象和顯示實體對象）、發(fā)送隊列對象和接收線程對象DIS支撐平臺設計第三版本實現(xiàn)方案 仿真實體對象：根據(jù)分布交互仿真系統(tǒng)仿真實體的特征，將用于實體信箱PDU操作的類定義為仿真實體基類 仿真運行實體對

25、象：將除仿真線程之外的仿真實體涉及的所有功能和屬性的封裝為仿真運行實體類。包括仿真線程、DR線程、PDU發(fā)送、PDU查詢、仿真步長、獲取仿真時刻函數(shù)，以及消息隊列和相應的輸入輸出接口等功能。應用程序可從此仿真實體基類或仿真運行實體類中，派生出自己特定的仿真實體類，并可重載其中的部分函數(shù)。 仿真管理實體對象：仿真響應管理對象負責對來自管理結點的管理PDU做出相應。如響應來自管理結點的要求創(chuàng)建、啟動、凍結、中止某個實體的PDU。其響應過程由響應線程實現(xiàn)。仿真操作管理對象負責響應來自本結點的標準外部輸入設備（如鍵盤、鼠標等）的命令。其響應過程由主線程的消息響應函數(shù)實現(xiàn)。 仿真顯示實體對象：仿真顯示對

26、象負責顯示仿真空間的所有實體的平面態(tài)勢，它可擴展為一個包含有顯示所有數(shù)據(jù)功能的二維態(tài)勢顯示、雷達系統(tǒng)的仿真對象，還可擴展為三維顯示仿真對象。仿真顯示對象通過雷達線程用內核對象指針獲得實體表數(shù)據(jù)。 DIS支撐平臺設計第三版本PDU問題處理 PDU擴展：把協(xié)議的定義和實現(xiàn)部分集中在一起，將對協(xié)議的內容的理解交給協(xié)議本身和仿真實體，而是內核和低層代碼與協(xié)議的數(shù)據(jù)結構無關。定義PDU基類PDUBase，并在PDUBase中定義一個返回PDU流向的虛函數(shù)，內核根據(jù)對該函數(shù)調用的返回值來決定對該PDU對象如何處理。內核定義了四種PDU處理方法。 PDU丟失：采取多級緩沖、多級并行處理的方法。具體方法是在接

27、收類中設置一個共享的接收數(shù)據(jù)隊列，接收類的OnReceive函數(shù)將每個新到的數(shù)據(jù)報按FIFO原則放入隊列中，然后等待接收下一個數(shù)據(jù)報。 PDU失效：PDU失效是指：PDU已經過了有效期或該PDU種的信息是錯誤信息。針對過期的PDU，一種方法是置之不理，失效則不用，但這種方法有可能變相地改變實體的仿真步長。另一種方法是由仿真實體對失效PDU作一些處理，然后使用，如有仿真實體對其作向前的最低限度的合理推算。第三種辦法是接收方的DR線程不按被推算實體的步長進行，而是時刻不停地推算下去。針對第三種失效，方法是再發(fā)送一個撤銷PDU。 基于支撐平臺的輔助工具設計 數(shù)據(jù)收集/回放器 收集器可以作為一類特殊的

28、仿真管理實體對待，由仿真實體基類派生，由實體信箱將網上PDU全部記錄收集；回放器可按仿真運行實體處理，回放速度由仿真步長控制，也可進行離線回放。 三維動畫顯示仿真環(huán)境通用顯示視類：將與三維動畫顯示有關的函數(shù)封裝進該視類中。實際應用時，只需要對其部分函數(shù)進行簡單重寫，就可完成三維動畫的實時顯示。實體顯示的幾何模型采用DXF幾何模型文件；實時顯示時，只需要出實體的狀態(tài)信息即可，不管來自于數(shù)據(jù)文件還是數(shù)據(jù)庫。 4、 分布交互仿真建模技術分布交互仿真中的建模技術 任務空間概念模型 環(huán)境實體建模 顯示實體建模 戰(zhàn)場實體模型類庫設計 分布交互仿真中的建模技術 分布交互仿真中的模型概念 概念模型：分為物理模

29、型和數(shù)學模型兩種，其中物理模型是對客觀世界真實系統(tǒng)的物理性質的相似，數(shù)學模型是對真實系統(tǒng)的內部物理變量之間的關系的數(shù)學抽象。 仿真模型：是概念模型的實現(xiàn)，通過仿真模型的運行可以得到真實系統(tǒng)的仿真結果。 分布交互仿真系統(tǒng)中的模型分類 模型類型：狀態(tài)模型、行為模型和幾何模型 模型層次： 任務空間概念模型（CMMS） CMMS的基本概念 目標：知識的完整性和明確性 內容：任務空間概念模型；公共數(shù)據(jù)倉庫；技術框架；輔助支撐工具和設備。 CMMS先進技術 三種概念模型：終端用戶模型；任務空間模型；綜合表征模型 CMMS的公共語義和句法EATI模板 CMMS動詞詞典 DDDS名詞詞典 信息系統(tǒng)特殊的語義和

30、句法 數(shù)據(jù)交互格式和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 環(huán)境實體建模 地形實體建模（幾何模型） 分層與分割：數(shù)據(jù)組織和細節(jié)表示 圖形學表示：二維和三維圖形學表示 外觀屬性：顏色、材質 氣候的建模 多層空間模型：上透明區(qū)、上過渡區(qū)、云層、下過渡區(qū)、下透明區(qū)和貼地霧；屬性：高度和明暗度 特殊現(xiàn)象的建模 雨、雪、霧和爆炸煙火等：微粒子（物理和運動特性） 聲音的建模 正弦波：頻率、幅值和相位（付氏變換） 聲音數(shù)據(jù)庫：聲音文件和聲音合成 顯示實體建模 顯示空間坐標轉換模型 客體坐標系向屏幕坐標系的轉換 外表紋理映射模型 紋理生成：軟件生成和圖像掃描 紋理映射：紋理坐標和物體坐標相對關系 光照模型 陽光光照：點光源、漫反射

31、局部光照：火光、月光和燈光等 分割顯示 細節(jié)顯示處理策略：利用顯示算法、計算模型細節(jié) 戰(zhàn)場實體模型類庫設計 模型類庫 組織方法：仿真實體模型以類庫的形式封裝在一起，以動態(tài)或靜態(tài)庫形式出現(xiàn)，包含模型結構和解算方法 使用方法：仿真實體類調用類庫的具體仿真對象，并加載相應數(shù)據(jù) 基礎算法類庫 角度轉換類、插值運算類、積分算法類、坐標轉換類、地球引力類 導彈類庫 導彈部件類：發(fā)動機基類、彈體基類、控制制導系統(tǒng)基類 彈道基類：彈道飛行段、自由飛行段、指導飛行段 導彈類：各種類型的導彈 5、分布交互仿真中的數(shù)據(jù)管理 分布交互仿真中的數(shù)據(jù)管理方法 數(shù)據(jù)模型及其選擇數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析地形數(shù)據(jù)模型設計數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)探討

32、分布交互仿真中的數(shù)據(jù)管理方法 分布交互仿真系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)特征 數(shù)據(jù)特征分布式：系統(tǒng)資源是分布的復雜性：數(shù)據(jù)類型豐富；數(shù)據(jù)量大；數(shù)據(jù)結構及其相互關系復雜實時性：實時訪問。合理的數(shù)據(jù)管理方法：靜態(tài)和動態(tài)動態(tài)性：靜態(tài)和動態(tài)。 數(shù)據(jù)分類模型庫：定義模型和算法；動態(tài)連接庫屬性庫：支持模型和算法的數(shù)據(jù)和參數(shù)；靜態(tài)數(shù)據(jù)庫進程庫：實驗過程的動態(tài)數(shù)據(jù)；仿真對象與數(shù)據(jù)庫共同管理 數(shù)據(jù)庫技術 關系數(shù)據(jù)庫與面向對象數(shù)據(jù)庫技術：數(shù)據(jù)的復雜性：很多非關系的語義內容擴展型：新的數(shù)據(jù)類型和操作面向對象特征：仿真系統(tǒng)與仿真實體 集中式與分布式數(shù)據(jù)庫技術：物理上分布，邏輯上集中各結點數(shù)據(jù)模型可以不一致數(shù)據(jù)冗余度適當 數(shù)據(jù)模型及其選

33、擇 數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)模型是創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、維護數(shù)據(jù)庫并將數(shù)據(jù)庫解釋為外部活動模型的方式，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義內容和數(shù)據(jù)間聯(lián)系的方法。數(shù)據(jù)模型的三要素：數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)模型的分類 基于對象的數(shù)據(jù)模型：實體聯(lián)系模型、面向對象模型、語義對象模型基于記錄的數(shù)據(jù)模型：關系數(shù)據(jù)模型、網狀數(shù)據(jù)模型和層次數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型的選擇：語義對象概念：語義對象是足以描述一個確切的本性的屬性集合。原因： 方便系統(tǒng)擴展：數(shù)據(jù)庫結構和面向對象數(shù)據(jù)庫擴展與程序設計語言的融合：C+利于數(shù)據(jù)庫的分片： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析仿真實體的語義對象模型：靜態(tài)模型 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析仿真實體的語義對象模型

34、：動態(tài)模型 地形數(shù)據(jù)模型設計地形數(shù)據(jù)建模分析： 特征屬性：分類、分級信息；數(shù)量特征；質量特征、名稱和戰(zhàn)術性能等幾何屬性：局部形狀和外表顏色等空間位置：空間定位屬性域：是可能有的所有屬性值的集合。簡單值、屬性域和語義對象 地形的語義對象模型 標準：國土基礎信息數(shù)據(jù)分類代碼分層：行政單元（縣）、水系、交通、植被、建筑物、地貌和管線語義對象模型的建立：屬性域描述 語義描述：屬性的功能和目的（以交通為例）物理描述：數(shù)據(jù)的類型、長度和其它約束 地形數(shù)據(jù)模型設計 水系的域的描述數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)探討 從語義對象模型項關系模型的轉換：根據(jù)語義對象的類型簡單對象組合對象復合對象混合對象關聯(lián)對象父/子對象 動態(tài)數(shù)據(jù)處理

35、原則：保證實時性情況下，滿足數(shù)據(jù)管理的需要方法：仿真程序參與管理，數(shù)據(jù)操作線程實現(xiàn)：由仿真對象負責動態(tài)數(shù)據(jù)列表的維護，由另外的線程進行動態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫操作 分布交互仿真技術標準制定標準的組織DIS標準HLA規(guī)范標準制定組織標準管理單位：STRICOM（美國軍方仿真、訓練和裝備司令部），DMSO（美國國防部建模與仿真辦公室）DIS 和HLA標準制定單位：SISO(仿真互操作性組織)，依托IST（仿真與訓練研究所）。標準批準單位：IEEE組織DIS標準IEEE 1278DIS應用協(xié)議：IEEE 1278.1DIS通訊協(xié)議：IEEE 1278.2DIS演練管理和反饋協(xié)議：IEEE 1278.3DIS

36、 VVA協(xié)議DIS逼真度協(xié)議和DIS環(huán)境標準IEEE 1278.1 27個 PDU分類實體信息/交互類：實體狀態(tài)、碰撞仿真管理類：服務請求、補給提供等后勤支持類：創(chuàng)建實體、刪除實體等分布式發(fā)射還原類：電磁發(fā)射、指示器。無線電通訊類：發(fā)射機、接收機和信號。IEEE 1278.1PDU的結構標頭：協(xié)議版本、演練標識符、PDU類型、時間戳、PDU長度主體：描述PDU所表示的相關方面的全部消息內容。變長體：長度隨仿真應用需求不同而變化。數(shù)據(jù)域和附屬部件。IEEE 1278.2通訊層和應用層標準DIS對網絡的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層沒有限制，它的通訊層對應網絡層和傳輸層，而應用層對應OSI的最上三層。DIS的

37、通訊層，只定義了功能，并沒有限制使用的協(xié)議。一般，采用標準的TCP/IP協(xié)議，為提供速度，有時也可以采用UDP協(xié)議。DIS通訊體系結構標準(CADIS): 數(shù)據(jù)通訊服務需求(PDU傳輸和數(shù)據(jù)尋址)、網絡性能需求(帶寬需求和傳輸延遲需求)、錯誤檢測機制、數(shù)據(jù)同步機制。HLA規(guī)范HLA的概念HLA的相容性規(guī)則HLA的對象模型模板OMTHLA的運行時間支撐結構RTIHLA的概念HLA是一種通用的技術框架，這個框架由三個基本概念組成：Rules/OMT/RTI。在該框架之下，可以接受現(xiàn)有的各類仿真過程的共同加入，并實現(xiàn)互操作。聯(lián)邦成員Federate：描述一個概念的仿真過程?？梢园ǘ鄠€Object。

38、聯(lián)邦Federation：為某種仿真目的而進行交互的若干聯(lián)邦成員的集合。對象模型模板FOM、仿真對象模板SOM、管理對象模板MOMHLA的相容性規(guī)則聯(lián)邦規(guī)則在一個聯(lián)邦中，每個對象的表現(xiàn)應限制與聯(lián)邦成員內，不再RTI中。在一個聯(lián)邦運行過程中，所有聯(lián)邦成員內的FOM數(shù)據(jù)交換必須經過RTI。在一個聯(lián)邦運行過程中，所有聯(lián)邦成員與RTI的接口必須符合接口規(guī)范在一個聯(lián)邦運行過程中，每個對象的屬性在任何給定時刻必須從屬一個唯一的聯(lián)邦成員每個聯(lián)邦必須具有一個FOM來描述對象的交互。HLA的相容性規(guī)則聯(lián)邦成員規(guī)則每個聯(lián)邦成員必須具有一個SOM來描述對象的模型；聯(lián)邦成員應當能夠在SOM中更新和接收對象屬性，并能夠

39、發(fā)送和接收外部對象的交互信息；聯(lián)邦成員應能夠在執(zhí)行過程中動態(tài)地傳遞和接收屬性所有權；聯(lián)邦成員應當能夠變化相應的條件值，以保證對象屬性的更新；聯(lián)邦成員能夠管理局部時間，以協(xié)調與聯(lián)邦內其他成員的時間交換。Object Model TemplateObject Model Template (OMT)Provides a common framework for HLA object model documentation.Fosters interoperability and reuse of simulations and their components.Required Informati

40、onObject Class Structure TableObject Interaction TableAttribute/Parameter TableFOM/SOM LexiconOptional Information (OMT Extensions)Component Structure TableAssociations TableObject Model MetadataObject ModelsFederation Object Model (FOM)One per federation.Introduces all shared information (e.g., obj

41、ects, interactions).Contemplates inter-federate issues (e.g., data encoding schemes).Simulation Object Model (SOM)One per federate.Describes salient characteristics of a federate.Presents objects and interactions that can be used externally.Focuses on the federates internal operation.Management Object Model (MOM)Universal definition.Identifies objects and interactions used to manage a federation.什么是RTI?為仿真系統(tǒng)提供仿真服務的應用軟件框架，可以看成是分布式的操作系統(tǒng)。是HLA接口規(guī)范的實現(xiàn)實現(xiàn)各仿真應用的互操作，是HLA仿真系統(tǒng)的核心。RTI ServicesSeparate simulation and communication.Improves on older standards (e.g., DIS, ALSP).Facilitates construct