分布式虚拟现实中数据分发管理算法研究

分布式虚拟现实（Distributed Virtual Reality,DVR）系统具有仿真实体数目较大,实体间信息交互频繁等特点,现有的网络带宽资源又十分有限,因此如何降低网络冗余数据,充分利用网络带宽资源及提高网络上有效数据的传输速率成为一个重要的研究方向。因此,结合分布式虚拟现实中数据的特点,利用IEEE 1516标准-高层体系结构HLA（HighLevel Architecture）对分布式虚拟现实中的数据分发管理（Data distributed Management,DDM）算法进行研究。     

HLA中基于Agent的层次过滤机制

数据分发管理是HLA接口规范中定义的六大服务之一。为解决仿真应用中网络带宽、处理资源受限和提高系统可扩缩性提供了可能。文章介绍了HLA中数据分发管理DDM的基本内容；研究分析了最新发展的基于移动Agent的实现方法，提出了基于Agent的层次过滤机制对其进行了改进，解决了仿真结点计算能力受限的问题。     

基于位移残差的数据分发管理区域匹配及传输算法

高层体系结构(high level architecture,HLA)是建模与仿真的国际标准,它规定了数据分发管理服务(data distribution management,DDM)来减少不相关数据的发送与接收,从而减少网络带宽占用.发布区域与订购区域之间匹配计算的效率是影响数据分发管理服务质量的重要因素.区域信息的传输同样非常重要,盟员间通过区域信息的传输来保持区域的正确性和一致性,但区域信息的传输同样会给网络带来负载.现有算法通常是在区域保真度和网络负载两者之间做折中处理,难以兼顾。因此,本文充分考虑了变化区域的匹配效率以及区域传输的带宽占用问题,做出以下贡献:1)定义了区域变化与区域匹配变化之间的映射关系,采用该映射可以明显减少区域改变后所需要的匹配计算次数,从而提高了匹配效率;2)将区域更新信息划分为两种数据表达,区域快照与区域残差.通过尽量传输区域残差来代替传输完整的区域信息可以有效减少区域信息传输所消耗的网络带宽.因此,本文提出一种基于位移残差的DDM匹配与传输算法,给出了算法的理论分析与测试结果,并且对算法在实际应用中的表现进行了测试对比,给出了数据对比与结果分析.实验结果表明,基于位移残差的DDM匹配与传输算法具有良好的匹配效率,并且能够大大减少网络带宽占用,尤其是在具有大量不断变化区域的情况下.     

基于HLA的视景仿真网络数据量处理技术的应用

在多武器平台、大战场环境的视景仿真中,仿真实体与仿真节点的过多使不必要网络数据量大大提高.为了减少不必要网络数据量,该文从实用性的角度介绍了两种应用技术,一是应用HLA中数据分发管理服务（DDM）来限定传输数据的范围,按照数据值域来对数据的接收和发送进行过滤,有效降低了冗余数据的传输,该文提供了接收方的实现方法与主要代码;二是采用DR递推算法控制节点的数据发送,有效降低了数据帧的发送频率并使视景中仿真实体运动平滑无跳动,该文介绍了DR算法与DR模型并提供了实现一种算法的代码.     

航海多功能教学系统中的网络通信研究

航海多功能教学系统是一种交互式实时教学系统,其规模受到网络带宽资源和和各节点PC机资源等制约.文中从如何有效减少网络延迟和避免网络阻塞等方面考虑,结合层次式和分布式相结合的数据分发管理机制及有效的组播通信方案,减少了系统资源耗费,提高了系统的可扩展性和可靠性.     

HLA/RTI的数据管理方法分析

分布交互式仿真代表了仿真技术的发展方向。未来的分布式仿真是建立在因特网环境下的,减少网络负荷成为分布式仿真的一个重要课题。高级体系结构HLA是美国国防部提出的,在军事仿真方面有着广阔的应用前景。其目的是解决各仿真系统之间的互操作和可重用,HLA提供了声明管理和数据分发管理服务来进行数据的分发,使联邦成员只接收它感兴起的信息,从而减少上网的数据量。该文在对比HIA与DIS的数据管理方法的基础上,简述了DIS数据管理方法的特点及其局限,着重分析了HLA中的声明管理与数据分发管理的基本原理。     

一种基于跳表的DDM相交区域快速查询算法

HLA是为提高仿真系统的互操作性和可重用性而提出的新型分布仿真标准。HLA中数据分发管理服务的目的是通过邦员对数据公布和订购区域的表达来过滤一个邦员所接收到的数据,同时减少对网络带宽的消耗。DDM的核心是多维矩形区域动态相交查找的问题,其算法性能的好坏对DDM的效率是至关重要的。现有的一些动态区域查找算法还不能同时满足高效、精确且易于实现等要求,为此设计出一种基于跳表数据结构的用于快速相交区域查找的区问跳表,同时分析了区间跳表的构造原则以及基本操作的流程,并在此基础上提出了基于区间跳表的相交区域查找算法。该算法的匹配精度高,时间复杂度低,且具有编程实现简单的特点。     

一种自适应的视频流化前向纠错算法

网络视频应用经常会受到数据包丢失或错误以及网络带宽资源不足的干扰.相关研究表明:在多数情况下,动态变化的网络带宽和丢包率是影响视频流化质量的关键因素.因此,为了保证视频质量,可以采用前向纠错(forward error correction,简称FEC)编码来提高视频数据传输的可靠性;同时,为了适应网络状态的变化,发送端可以调节视频数据的发送速率,并在视频源数据与FEC数据之间合理分配网络传输带宽.首先通过对视频流结构的分析,在充分考虑帧之间的依赖关系和帧类型的基础上提出了一种帧的解码模型.在此基础上,建立了用于在视频源数据和FEC数据之间分配网络带宽资源的优化算法.实验表明,该模型可以有效地适应网络状态的变化,并通过优化分配网络带宽资源来使接收端获得最大的可播放帧率.     

分布交互式作战仿真结果的数据仓库应用研究

分布交互式作战仿真应用深入发展必然产生大量数据,该文采用数据仓库技术对仿真结果进行有效管理,设计了装甲兵作战仿真系统数据仓库的三层体系结构,即客户应用层、管理工具层和数据仓库层.从数据需求、概念设计、粒度确定、逻辑设计、物理设计和实现进行了细致的分析和研究,并应用Microsoft SQL Server进行了实现,初步具备了为深入研究提供强大、方便接口的能力,为进一步发展分布交互式仿真提供可拓展的空间和依据.     

分布交互式仿真体系结构发展状况的研究

随着网络及其相关技术的迅猛发展,分布交互式仿真已不再仅局限于局域网,广域网环境下的分布交互式仿真越来越受到重视.因此分布交互式仿真的体系结构也得到飞速发展,逐步从原来粗线条、无层次的原始结构发展成为今天成熟的HLA高级仿真体系结构.该文介绍了分布交互式仿真发展的三个阶段,即DIS,ALSP和HLA三个阶段,并分别对它们做了分析和比较.最后着重介绍了HLA高级仿真体系机构,介绍了它的特点,并对它的应用前景作了展望.     

一种基于网格的DDM区域匹配算法

在大规模分布式交互仿真中,数据分发管理(DDM)的重要功能是减少联邦成员接收不相关数据,实现数据过滤。它允许联邦成员在路径空间中通过更新区域或订购区域表达它们要发送或接收数据的范围,通过区域匹配运算确定数据供求关系,实现数据过滤。其关键是如何减少需要匹配的区域,以减少区域匹配运算量,文章以此为目的,提出一种基于网格的区域匹配算法。     

数据分发管理机制中层次化组播地址分配策略

高层体系结构HLA(high level architecture)支持仿真应用间的互操作和可重用,受资源的限制,基于因特网的分布仿真面临着系统可扩缩性的挑战.HLA提供数据分发管理机制,为提高系统可扩缩性提供了可能.分析了HLA中数据分发管理机制的实现途径,针对存在的问题提出了层次化的组播地址分配策略,解决了组播地址数量有限与仿真结点机冗余数据接收之间的矛盾,同时也为仿真数据的可靠发送及数据打包提供了有力的支持.     

分布交互仿真中组播过滤机制的一种自适应区域更新策略

分布交互仿真具有有效性,经济性,可靠性,安全性等优点,在军事,工程,商业等领域有着广泛的应用前景,随着仿真应用在广度及深度上的发展,基于因特网的分布交互仿真成为未来的发展趋势。其面临的主要挑战是系统可扩缩性问题。采用数据过滤机制是解决系统可扩缩性的重要途径,在实验中过滤效率和过滤开销的平衡关系到过滤机制的整体性能。     

IBRAC技术在分布式虚拟仿真系统中的应用研究

基于图像的方法和基于模型的方法是生成虚拟场景的两种方法,但这两种方法在分布式虚拟场景的生成过程中各有优缺点。将两种方法的优点相结合,在分布式虚拟仿真系统中引进IBRAC技术,有三个优点：绘制速度快、网络带宽限制低、能够进行交互控制。该文结合分布式门式起重机虚拟仿真培训系统对IBRAC技术进行了研究。首先给出了该系统的总体结构,然后分析系统中用到的IBRAC技术重要算法,最后对IBRAC技术在系统中的应用前景进行了展望。     

HLA/RTI仿真平台的数据分发管理

在基于 HLA/RTI 的大规模交互仿真中,如何高效地实现数据分发管理的信息交互和传递机制是分布式交互仿真的重要内容。介绍了 HLA 仿真中的联邦开发和执行过程模型和数据分发管理,提出了一种新的数据分发管理算法,并阐述了该算法的理论和具体实现方法。通过分析采用该算法的数据分发管理仿真系统,证明该算法有效的提高了数据过滤效率,从而缩短系统仿真时间。     

区间树在DDM区域匹配中的应用

数据分发管理（DDM）是降低网络冗余数据的有效手段,区域匹配算法又是数据分发管理实现的关键。当前的多种匹配算法如直接匹配法、网格法、排序法等效率都不够理想,或者过滤效果不佳,或者耗时较长。通过对数据过滤机制的深入研究,提出了基于区间树的区域匹配算法——ITBM算法,该算法将范围的上下界映射到一个区间内,使用区间树来存储区域范围,通过对区间树的直接操作来完成匹配工作。结果表明,ITBM算法大大减少了匹配计算的时间,有效地减少了动态DDM的维护开销。     

DIS与HLA的数据分发机制研讨

高级体系结构HLA是美国国防部提出的，在军事仿真方面有着广阔的应用前景，其目的是解决仿真系统之间的互操作和可重用，代表着仿真技术发展的趋势，该文简述了DIS的特点及其局限，对HLA的发展背景，优势进行了论述，着重讨论了HLA中于组播通讯的数据分发机制。