作战仿真系统联邦成员与联邦组件交互研究

目前,利用作战仿真系统进行军事训练逐渐得到世界各国的重视,COM作为作战仿真系统的主要支撑技术之一,得到了飞速的发展.联邦成员与联邦组件的交互是作战仿真系统联邦成员设计与实现的一个重要组成部分.文中在阐述了COM概念的基础上给出了坦克分队作战仿真系统联邦成员的基本结构,分析研究了联邦成员与联邦组件的交互过程,给出了坦克分队作战仿真系统联邦成员的接口实现程序框架.     

基于HLA的卫星通信链路分布式仿真的研究

该文首先对HLA进行了概述。其次介绍了卫星通信链路仿真系统的功能，该功能是由10个模型构成的基础模块和应用模块实现的；在此基础上提出了一种基于HLA的卫星通信链路分布式仿真系统的设计框架，构建了由11个联邦成员组成的卫星通信链路仿真联邦，并较为详细地阐述了仿真系统的联邦成员的设计和联邦成员间信息交互的设计，给出了联邦成员间信息传递关系的示意图，较好地解决了仿真系统各功能模型的同步、并行运行的问题；最后通过仿真得出了有关结论，为卫星通信链路、通信网络的设计与性能评估奠定了基础。     

基于多Agent的半导体生产线调度仿真系统

提出在高层体系结构（HLA）下集成多Agent的方法对半导体生产线进行建模与仿真。多Agent系统可以提供仿真的智能支持,而HLA则可以提供一致的基础框架,解决多Agent仿真带来的互操作和一致性问题。针对半导体生产调度的特点,构建了仿真系统框架。仿真联邦由Agent联邦成员和非Agent联邦成员组成,各联邦成员之间通过对象类、交互类、Agent消息实现互相访问,Agent联邦成员通过协商算法生成优化的调度方案。最后,基于JADE实现了一个多Agent的半导体生产线调度仿真系统,并进行了仿真实验。     

作战仿真系统联邦成员与联邦组件交互研究

目前,利用作战仿真系统进行军事训练逐渐得到世界各国的重视,COM作为作战仿真系统的主要支撑技术之一,得到了飞速的发展。联邦成员与联邦组件的交互是作战仿真系统联邦成员设计与实现的一个重要组成部分。文中在阐述了COM概念的基础上给出了坦克分队作战仿真系统联邦成员的基本结构,分析研究了联邦成员与联邦组件的交互过程,给出了坦克分队作战仿真系统联邦成员的接口实现程序框架。     

基于HLA的分布式舰潜对抗仿真系统设计

针对水面舰艇与潜艇对抗仿真系统及其作战环境,提出了基于高层体系结构(HLA)的仿真系统设计方案,设计了由舰艇、潜艇、直升机、鱼雷等成员组成的分布式舰潜对抗仿真系统,并给出了组成联邦的各成员功能和OMT的设计方法及联邦成员的实现方法.采用此种设计方案有效地解决了不同仿真器、模型之间的互操作及仿真组件的可重用性问题.在舰潜对抗仿真系统的开发中证明该设计是可行的,本项研究对其它领域内基于HLA 的仿真系统构建和开发具有参考价值.     

基于HLA的装备管理机关联邦成员的开发

针对构建维修保障分布式仿真系统的需求,基于HLA技术、应用基于Web的分布式工作流管理系统LiveFlow开发了装备管理机关联邦成员.在分析装备管理机关功能的基础上,开发了联邦成员的仿真对象模型(SOM)和联邦成员仿真运行管理的通用框架;基于LiveFlow建立了装备管理机关的工作流仿真模型,并与联邦成员进行了紧密集成;最后完成了装备管理机关联邦成员的开发.这项工作对于装备管理机关人员的合理设置、训练、绩效考核以及业务流程的改进都具有重要的意义,同时也促进了"联合作战"下的维修保障体系的建设与发展.     

地地导弹发射控制系统的HLA仿真设计

地地导弹武器系统较为庞大、造价昂贵且实战机会少.为了满足对其发射控制系统进行研究、评估和训练的需要,提出了一种基于HLA的仿真系统体系结构.在对系统各功能模块进行了需求和能力分析的基础上,以组件的重用和系统的可扩展为目标,设计各联邦成员模块功能,实现了联邦总体开发,成功组建了分布式仿真系统.并就系统开发设计过程中的关键技术,如系统总体框架、联邦成员规划、FORUM设计、仿真运行等分别做了研究.仿真结果显示系统设计合理,组件通用性较好,为导弹发射控制系统的研究、评估和训练提供了一个良好的仿真平台.     

联邦成员应用程序的一种模板实现

联邦成员应用程序的开发是基于HLA的分布交互仿真系统建设的难点和重点,其设计与实现复杂.为了提高联邦成员应用程序的开发效率,增强应用程序的通用性,通过对不同应用目的的联邦成员进行研究,提出了联邦成员应用程序开发框架模型,并以此为基础,设计实现了对象类模板、交互类模板、联邦成员类模板.实际的程序开发实验结果表明了模板的实际效果,可经过修改和扩充实现不同的仿真目的,并为自动化的程序框架生成工具的开发奠定了基础.     

并行群体仿真研究进展

通过对比分析基于多核CPU、GPU和分布式系统等三种并行群体仿真体系结构,提出了混合结构的并行群体仿真框架;对并行环境下的按空间区域分割和按agent分割等多种任务分割关键算法进行了归纳总结;对并行群体仿真的性能评估方法进行了分析。最终给出了群体仿真中并行加速算法的研究方向。     

基于HLA的空战仿真系统设计与实现

针对空战仿真应用背景,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,设计了一种基于HLA的作战仿真系统体系结构,完成了兵力生成、雷达模拟、视景仿真、数据记录回放等联邦成员开发,并对仿真开发过程中所涉及的雷达模拟等天键技术进行了研究.通过仿真实验验证了所构建仿真系统的可行性.利用该仿真系统可对跟踪算法进行验证,为相关理论的研究提供了分析和验证平台.片对其它领域内基于HLA的仿真系统设计和开发具有参考价值.     

基于对象模型的联邦成员开发框架研究

通过分析联邦开发与运行过程(FEDEP),针对联邦成员之间信息交互的联邦对象模型FOM,提出以对象模型为中心的联邦成员开发框架.在基于对象模型的联邦成员开发框架中,从联邦开发者的角度封装RTI内部对象模型操作,通过建立对象模型的静态与动态管理服务,不仅降低联邦成员与不同仿真应用中FOM的耦合性,而且通过对象管理的透明,能够快速将对象模型嵌入联邦成员开发框架中的仿真层,实现联邦成员的快速开发与集成.     

大型分布式仿真环境下的负载平衡策略

在大型分布式仿真环境下,仿真的顺利推进取决于每一个邦员的健康运行,负载不平衡会对仿真性能造成严重的影响。作为分布式仿真事实上的标准,HLA仿真框架主要关注于解决分布式仿真的互操作和可重用问题,而没有提供对可伸缩性、动态负载平衡以及容错的支持。通过分析HLA仿真框架的不足,提出了一个基于网格服务的先进分布式仿真框架GADS,并在此基础上设计了一个负载平衡解决方案,随后重点描述了其中的负载平衡策略和基于仿真代理的高效邦员迁移算法。利用在GADS框架中引入的仿真代理层,该迁移方案大大降低了迁移开销,并实现了真正的“免冻结”迁移。     

基于HLA的仿真程序设计研究

高层体系结构HLA以其突出的互操作性和可重用性,成为当今分布式交互仿真系统结构标准,研究基于HLA的仿真程序设计方法对于分布式交互仿真系统的开发具有重要意义。该文从联邦创建到联邦退出,以程序设汁的角度,详细地剖析了联邦执行的整个生命周期过程,还分析了联邦执行的整个生命周期中联邦执行的各种状态以及联邦成员、联邦执行、RTI这三者之间的关系。根据联邦执行的生命周期过程,给出了联邦成员的应用程序框架,并且举例说明了HLA仿真程序设计的步骤和一般方法。     

基于HLA的仿真程序设计研究及其应用

建模与仿真高层体系结构(HLA) 已成为电气和电子工程师协会( IEEE) 标准,正在成为今后仿真发展的主要方向.但是目前大多数学者只专注于HLA理论研究或者只从联邦内部数据交换的角度来研究基于HLA的仿真程序设计,缺乏直观性和实用性.文中从程序设计的角度、以C 语言实现为例剖析了HLA的编程代理模型和联邦成员代码的三个职责,并且还详细分析了FED文件中定义的对象类和交互类与联邦成员文件结构的对应关系,然后从联邦的执行过程出发给出了基于Windows方式下联邦成员的程序设计框架,最后以一个简单的planetrace联邦的例子来说明了联邦成员仿真程序的实现流程.     

联邦成员框架代码的自动生成技术研究

联邦成员软件的开发者面临着学习和使用RTI库的问题,大量低层接口的编程往往会使联邦开发者的注意力从联邦问题域转移到RTI技术细节上去.因此生成联邦成员框架代码的设计和实现可以大大降低成员软件开发难度,加快成员软件开发.该文通过分析联邦成员的程序流程和软件组成,采用面向对象的方法对联邦成员进行了抽象,设计了一些体现联邦成员特征的基本类,并基于这些设计实现了一种由HLA对象模型（FOM/SOM）自动生成联邦成员软件框架代码的方法.在RTI和实际的仿真实体模型间提供了一个抽象层,开发者不必考虑联邦成员与RTI之间的信息交换过程,只负责实现仿真实体模型的仿真功能,从而在成员级上实现了成员代码重用.     

Synchronization in federation community networks

A large scale High Level Architecture (HLA)-based simulation can be constructed using a network of simulation federations to form a “federation community”. This effort is often for the sake of enhancing scalability, interoperability, composability and enabling information security. Synchronization mechanisms are essential to coordinate the execution of federates and event transmissions across the boundaries of interlinked federations. We have developed a generic synchronization mechanism for federation community networks with its correctness mathematically proved. The synchronization mechanism suits various types of federation community network and supports the reusability of legacy federates. It is platform-neutral and independent of federate modeling approaches. The synchronization mechanism has been evaluated in the context of the Grid-enabled federation community approach, which allows simulation users to benefit from both Grid computing technologies and the federation community approach. A series of experiments has been carried out to validate and benchmark the synchronization mechanism. The experimental results indicate that the proposed mechanism provides correct time management services to federation communities. The results also show that the mechanism exhibits encouraging performance in terms of synchronization efficiency and scalability.     

Offloading Data Distribution Management to Network Processors in HLA-Based Distributed Simulations

The high-level architecture (HLA) standard developed by the Department of Defense in the United States is a key technology to perform distributed simulation. Inside the HLA framework, many different simulators (termed federates) may be interconnected to create a single more complex simulator (federation). Data distribution management (DDM) is an optional subset of services that controls which federates should receive notification of state modifications made by other federates. A simple DDM implementation will usually generate much more traffic than needed, whereas a complex one might introduce too much overhead. In this work, we describe an approach to DDM that delegates a portion of the DDM computation to a processor on the network card in order to provide more CPU time for other federate and Runtime Infrastructure (RTI) computations while still being able to exploit the benefits of a complex DDM implementation to reduce the amount of information exchange.     

Two‐phase trace‐driven simulation (TPTS): a fast multicore processor architecture simulation approach

Simulation is indispensable in computer architecture research. Researchers increasingly resort to detailed architecture simulators to identify performance bottlenecks, analyze interactions among different hardware and software components, and measure the impact of new design ideas on the system performance. However, the slow speed of conventional execution‐driven architecture simulators is a serious impediment to obtaining desirable research productivity. This paper describes a novel fast multicore processor architecture simulation framework called Two‐Phase Trace‐driven Simulation (TPTS), which splits detailed timing simulation into a trace generation phase and a trace simulation phase. Much of the simulation overhead caused by uninteresting architectural events is only incurred once during the cycle‐accurate simulation‐based trace generation phase and can be omitted in the repeated trace‐driven simulations. We report our experiences with tsim, an event‐driven multicore processor architecture simulator that models detailed memory hierarchy, interconnect, and coherence protocol based on the TPTS framework. By applying aggressive event filtering, tsim achieves an impressive simulation speed of 146 millions of simulated instructions per second, when running 16‐thread parallel applications. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Revisiting conservative time synchronization protocols in parallel and distributed simulation

Computer simulations have become an indispensable tool for the empirical study of large‐scale systems. The timely simulation of these systems, however, is not without its challenges. Simulators have to be able to harness the full computational power of modern multicore architectures through parallel execution and overcome the memory limitations of a single computer. In this paper, we evaluate the performance of a parallel and distributed simulator using several conventional time synchronization protocols executed on modern multicore hardware. In addition, we comprehensively analyze a hybrid approach, combining two traditional protocols, increasing robustness, and enabling improved performance in a wider range of simulation scenarios. Finally, an adaptive algorithm to automatically configure this hybrid protocol is introduced and evaluated, eliminating manual user intervention and further improving robustness with respect to varying simulation conditions. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

邦元框架生成工具的设计与实现

邦元框架生成工具是用来自动生成邦元模型的框架程序.针对目前邦元程序开发与仿真应用结合过于紧密,通用性不足,在进行邦元框架生成工具总体结构设计的基础上,实现了一个仿真应用框架程序的自动生成工具.该工具具有支持邦元基本流程的框架生成、解读FED文件、自动生成基于Windows程序的邦元框架、邦元框架与Windows多框架的结合等功能.支持对象模型和实体模型两个层次的导入,能够在Visual Studio开发环境下根据使用者的要求自动生成仿真应用的程序模板,大大提高了工作效率,并保证了仿真应用实现的正确性.