分布交互仿真
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分布式交互仿真分布式交互仿真(DIS)是一种新兴的仿真技术。
它采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,通过局域网和广域网将分散配置的武器装备仿真硬件、软件和仿真环境综合成为一个人可以参与交互作用的时空一致的共用仿真环境。
<br/> 从系统的物理构成来看,DIS系统是由仿真节点和计算机网络组成的。
仿真节点负责实现本节点仿真功能,包括动力学和运动学方程的求解、运动模拟、视景生成及音效合成、特殊效果(烟雾、爆炸和碰撞效果、风雨雷电等自然效果)合成、人机交互等。
分布在不同地域的仿真节点通过计算机网络连接起来,采用局域网、广域网、网关、网桥和路由器等互联设备连接这些节点。
<br/> 从组成单元的性质上看,可把DIS系统划分为以下三类节点: <br/> 虚拟的-包括各种类型的人在回路仿真器的计算机生成兵力,例如,计算机控制的飞机。
<br/> 结构的-包括高层集结模型、模拟军事演习和一些分析模型。
<br/> 真实的-包括实际的靶场和各种真实武器系统和仪表显示系统。
<br/> 分布式交互仿真的特点: <br/> 分布性-地域上分布的各仿真节点用网络连接,以实现共享一个综合环境。
DIS系统在功能和计算能力上也是分布的。
在DIS系统中,没有中央计算机,各仿真节点的地位是平等的。
DIS的各仿真节点具有自治性,即可联网交互运行,也可独立运行。
<br/> 交互式-首先是人在回路中仿真的互操作性,还包括各武器平台之间,武器平台与各种环境之间的交互作用,需要协调一致的结构、标准和协议。
<br/> 仿真性-分布式交互仿真包括三种类型的仿真: <br/> (1)真实仿真由实际的战斗人员使用实际的武器系统和保障系统,在尽可能真的作战环境中进行作战演习。
典型的例子是在美国国家训练中心进行的作战演习。
(2)虚拟仿真由实际作战人员操作仿真的武器系统进行的作战仿真。
基于桌面网格的分布交互仿真平台张灏龙;廖馨;郑宏涛;赵雯;冷传航【摘要】为解决分布交互仿真中存在的运行效率问题,设计并实现了一种基于桌面网格技术的分布交瓦仿真平台.将桌面网格技术与分布交瓦仿真技术结合起来,研究了桌面网格在分布交互仿真中的作用,设计了桌面仿真网格架构.提出了仿真网格的管理和运行流程,根据模糊数学原理建立了一种基于多因素对节点负载进行综合评价的负载均衡算法.该平台解决了分布交互仿真的资源管理和模型负载均衡问题,通过某飞行器仿真应用验证了其可行性和有效性.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2010(016)007【总页数】7页(P1383-1389)【关键词】桌面网格;仿真平台;高层体系结构;资源管理;负载均衡;飞行器【作者】张灏龙;廖馨;郑宏涛;赵雯;冷传航【作者单位】西北工业大学航天学院,陕西,西安,710072;中国运载火箭技术研究院研发中心,北京,100076;中国运载火箭技术研究院研发中心,北京,100076;中国运载火箭技术研究院研发中心,北京,100076;中国运载火箭技术研究院研发中心,北京,100076【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言随着计算机技术的快速发展,计算机仿真技术的应用领域越来越广泛。
建立逼真的仿真系统需要复杂的数学模型,这些模型占用的计算机资源越来越大,基于单台计算机的仿真已经远远不能满足需要。
美国为分布交互仿真提出的高层体系结构(High Level Architecture,HLA)标准,通过将仿真模型分布到网络中的多台计算机上,来提高系统的运行效率[1]。
国内外对H LA标准进行了大量研究,并建立了多个基于HLA的分布交互仿真平台。
但是,HLA分布仿真标准只能解决分布仿真模型的动态数据交互问题,无法解决仿真模型的负载均衡问题。
仿真模型在事先指定的计算节点运行,没有考虑仿真模型的计算资源需求与计算节点计算能力的关系,造成复杂仿真系统运行效率低,无法满足大规模、系统级仿真的需求。
分布式交互仿真技术的理论与实现谢宗蕻;乔新【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】1998(030)001【摘要】分布式交互仿真(简称DIS)是现代仿真科技的前沿课题之一,已广泛受到到以美国为代表的西方发达国家的高度重视,并开展了深入研究。
我国在该领域的研究才刚刚起步。
DIS是指运用计算机网络协议将分布于不同地域仿真模拟器连接起来,营造一个大范围的虚拟环境(LSVE)。
在这个环境下,分布于各地的用户可进行诸如空中格斗、空地对抗、地面对抗等各种军事模拟训练。
本文介绍了分布式交互仿真的发展历程与发展现状,分析了仿【总页数】9页(P81-89)【作者】谢宗蕻;乔新【作者单位】南京航空航天大学飞行器;南京航空航天大学飞行器【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.政治理论社团:高职院校思想政治理论课实现可持续育人的重要载体——以辽阳职业技术学院知行社团为例 [J], 杨延斌2.字符串加密技术的理论研究和技术实现 [J], 刘作军3.高职院校学生理论社团思想政治教育效能实现的基本路径——以佛山职业技术学院“理论学宣会”为例 [J], 何春霞;王勇4.信息技术和职业课程的深度融合研究——评《信息技术与课程深层次整合理论:有效实现信息技术与学科教学深度融合》 [J], 黄艳雁5.高等学校思想政治理论课是大学生思想政治教育的主阵地,更是在大学生中推进马克思主义大众化的主阵地。
由于当前思想政治理论课在亲和力方面还有欠缺,导致课堂效果不够理想。
因此,建议以课堂语言为突破口,从巧用多种形式的导入,借鉴、运用网络先进文化和多媒体技术等方面入手,实现课程优化。
[J], 余维海因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
2021国内外军用仿真技术发展现状与趋势范文 1引言 现代仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一种综合性技术[1].其特点是它属于一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的试验手段。
它综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。
正在成为继理论研究和实验研究之后的第三种认识和改造客观世界的重要方法. 随着仿真技术在科技进步和社会发展中的作用愈来愈重要,特别是军事科学中。
随着高、精尖武器系统的研制和发展,对仿真技术的应用和研究提出了更高的要求。
世界各军事强国竟相在新一代武器系统的研制过程中不断完善仿真方法,改进仿真手段,以提高研制工作的综合效益。
军用仿真技术在"研试战训保"体系中的应用,已得到研制方和使用部队的承认和重视。
本文在对仿真技术进行了简要概述之后,粗浅探讨了国内外军用仿真技术发展现状、仿真技术的发展趋势及其在军事领域内的应用。
2国内外军用仿真技术发展现状 2.1国外军用仿真技术发展现状 美国国防部高度重视仿真技术的发展,美国一直将建模与仿真列为重要的国防关键技术.1992年公布了"国防建模与仿真倡议",并成立了国防建模与仿真办公室,负责倡议的实施: 1992年7月美国防部公布了"国防科学技术战略","综合仿真环境"被列为保持美国军事优势的七大推动技术之一;1995年10月,美国防部公布了"建模与仿真主计划",提出了美国防部建模与仿真的六个主目标;1997年度的"美国国防技术领域计划",将"建模与仿真"列为有助于能极大提高军事能力的四大支柱(战备、现代化、部队结构、持续能力)的一项重要技术,并计划从 1996 年至 2001 年投资 5.4 亿美元、年均投资0.9 亿美元。
发展系统仿真技术摘要:介绍了我国仿真技术的发展过程及美国科学局为建立集成的综合仿真环境和仿真系统归纳的五个层次的使能技术。
着重探讨了模型的校核,验证与确认,环境仿真,分布交互仿真和虚拟技术等关键技术,最后,结合国外应用仿真技术要解决的难题和我国目前的实际情况,提出了发展系统仿真技术的几点看法。
关键词:模型校核;建模;验模;环境仿真;分布交互方真;虚拟技术1概述在纪念中国科协成立40周年大会的主报告中指出:“人类距离新的世纪和新的千年越来越近,新世纪的曙光已经在全球显现,这个曙光就是以空前速度和巨大规模发展的世界科学技术与人类社会对科学技术需求的结合和统一。
当各国政治家、科学家用信息时代、生命科学世纪、知识经济等名词来描绘21世纪的根本特征时,无不意味着对科学技术在未来经济社会发展和人类文明进步中所处关键地位的战略思考。
在自然科学、技术科学、工程技术的领域里,各门学科在继续向微观和纵深发展的同时,也将从宏观、全局的角度加以综合;在科学与技术之间,各门学科及其分支学科之间,相互交叉、渗透、融合将成为发展的主流,从而使整个自然科学、技术科学、工程技术向综合集成和整体化方向发展,在认识自然界和人的思维规律上达到前所未有的高度”。
仿真技术综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。
仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
仿真技术的应用已不仅仅限于产品或系统生产集成后的性能测试试验,仿真技术已扩大为可应用于产品型号研制的全过程,包括方案论证、战术技术指标论证、设计分析、生产制造、试验、维护、训练等各个阶段。
仿真技术不仅仅应用于简单的单个系统,也应用于由多个系统综合构成的复杂系统。
我国仿真技术的研究与应用开展较早,发展迅速。
分布交互仿真技术分布交互仿真技术(Distributed Interactive Simulation Technology)是一种将分布在不同地点的、自治的单一仿真系统,通过计算机网络连接成一个集数学仿真、半实物仿真和人在回路中仿真为一体的、交互式的仿真的技术。
分布交互仿真技术以计算机网络为基础,把分散在不同地点的软硬件设备及有关人员联系起来,生成人工合成的多武器平台这样一种电子环境,从而形成了一种虚拟的作战环境。
它是研究并建立系统的硬件或软件的有效模型,通过模型在实验系统上的运行来研究真实的或假想的动态系统在其所处的环境中的性能的技术。
这一技术的核心是分布、交互和仿真。
分布是指分布交互仿真系统中没有中央计算机,计算能力是分布的,而且,在地理位置上也是分布的,系统各个单元之间可以相隔很远的距离。
交互是指分布交互仿真系统中不同结点之间具有交互作用,人在回路中的仿真系统的互操作性,比如在武器仿真系统中的武器平台(飞机、导弹舰艇等)之间、武器平台与各种环境(地形、大气、海洋等)之间的交互作用。
仿真是指分布交互仿真系统以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机为工具,建立系统的计算机模型,对系统进行实验研究。
分布交互仿真技术的发展: 1.>早期的分布交互仿真SIMNET。
80年代初,美国国防高级研究计划局和美国陆军共同制定了一项合作研究计划,即开发一个称为SIMNET的大规模交互战斗仿真网络,将分散在各地的多个地面车辆(坦克、装甲车)仿真器用计算机网络联系起来,用于对坦克乘员(以后推广到包括固定翼飞机和直升机驾驶员)和分队指挥员进行战术训练,也可以对单个武器系统的性能进行研究和评估,从而开创了分布交互仿真技术发展的新阶段。
SIMNET的特征是以分布式交互仿真、计算机综合形成的三维环境和虚拟战斗把成千上万的战斗人员“浸入”到一种由计算机产生的灵镜电子战场。
到1990年,这个系统包括了约260个地面装甲车辆仿真器和飞机飞行模拟器,以及通讯网络、指挥所和数据处理设备,这些设备分布在美国和德国的11个城市 2.>分布交互仿真的标志Digital Information System(DIS)将现代化测量技术和计算机结合,可以直接测量多种物理量(如距离、位移、瞬时速度、平均速度、力、温度、压强、电压、电流强度)的现代化测量仪器。
DIS系统通过规范异构的仿真节点间进行信息交换的格式和内容,以及通信规则来实现分布的仿真系统间的交互操作。
建立在数据交换标准之上的体系结构是一种低层次的随意的体系结构。
这种体系结构对于处理较复杂的逻辑层次关系的系统是不完备的,自治的仿真结点不仅要完成自身的仿真功能,还要完成信息的发送,接收,理解等处理,而不同的仿真结点间的逻辑和功能的层次关系,只是通过PDU中增加某些信息
来实现,不同的系统和不同的结点间或许采用不同的约定。
因此,在系统的逻辑结构上采用的是一种非对称的体系结构。
如下图:
3.>分布交互仿真的进一步发展ALSP。
1991年一月,美国国防高级研究规划局(DARPA)提出了ALSP,并与1992年七月开发了第一个正式投入使用的ALSP系统,并用于支持军事演习。
ALSP的设计目标是使用多个已有的作战仿真组件能通过局域网或广域网交互。
“聚合”指的是ALSP的操作层次,即ALSP的对象通常是聚合实体而DIS协议中的对象时平台级实体。
聚合实体的一个例子是包含作战武器,人员,补给等作战单位。
因而ALSP与DIS的主要区别是对被仿真系统分解的层次不同,DIS分解的更深一些,相对的粒度细一些。
与DIS协议类型相似,ALSP也是一组允许仿真应用之间能共享信息和交互的协议,同时提供了一组系统软件来帮助用户使用协议。
基于ALSP的仿真系统逻辑结构如下图:
4.>高级分布交互仿真技术HLA。
HLA采用对称的体系结构。
所谓对称的体系结构是指在整个仿真系统中,所有的应用程
序都是通过一个标准的接口形式进行交互作用。
共享服务和资源是实现互操作的基础。
HLA 正式将分布仿真的开发,执行同相应的支撑环境分开,这样可以使仿真设计人员将重点放在仿真模型及交互模型的设计上,在模型中描述对象间所要完成的交互动作和所需交换的数据,而不必关心交互动作和数据交换是如何完成的;另一方面,RTI为联邦中的仿真提供一系列的标准的接口(API)服务,满足仿真所要求的数据和交互动作的完成,同时还要负责协调各方面各个层次上的信息流的交互,使各联邦能够协调执行,提供一个中和的环境进行分布仿真实验。
HLA是建立在DIS和ALSP经验基础之上,在新的技术发展之前提下提出来的,只从体系结构上对 DIS的不足进行完善,而不是简单的对DIS进行协议和接口层次上的修改。
分布交互仿真技术的关键技术:体系结构——介绍面向对象技术及其在分布交互仿真技术中的应用,分布交互仿真系统的特性。
各种分布交互仿真的结构形式、系统框架、软件层次等。
DIS体系结构的基本概念、结构层次和实现途径。
特性:1>互操作性:不同的方针应用通过异构的网络,协调工作;2>网络层次:公共的操作环境 3>数据层次:约定的数据格式; 4>软件层次:满足逼真度要求,分装了差异 5>可伸缩性:系统规模上的弹性。
带宽和计算能力,新的算法、新的网络技术、新的数据过滤方法 6>时间一致性:按照事件发生的顺序或时刻处理事件,或在允许的延迟范围内处理事件;7>空间一致:统一的空间描述形式。
体系结构的分类:首先,网络体系结构:规定物理上的流通和网络协议(网络拓扑结构和硬件环境)在网络体系结构上,采用了各时期的先进网络技术实现大规模、大范围的远程网络,如:国防专网DSI、Ti_LINK,MBONE虚拟组播网、ATM,各种路由和交换技术、近期的基于internet的虚拟专网技术;然后,数据体系结构:解释网络上流通的数据内容(协议、标准)在数据体系结构上,产生了三种具有代表性的分布交互仿真协议:SIMNET、DIS2.x、HLA的OMT。
由于SIMNET的局限性较大,已停止发展,虽然HLA发展势头强劲,但其还处于发展初期,只有一些规范,没有详细的标准和实现方法,因此DIS还将继续发展下去;其次,软件体系结构:规范使用网络和产生数据的应用软件(支撑环境和应用模型)在软件体系结构上,已经从单纯、独立的结构化的软件结构(CCTT),发展到基于单机的面向对象的应用框架(BDS —D)、基于分布对象的客户机/服务器应用框架(STOW)。
时空一致性——介绍分布交互仿真时空一致性中的网络通讯、时钟同步、时间管理、坐标转换、DR及平滑算法等的具体技术内涵、特点和解决方案。
时空一致性是时间一致性和空间一致性的统称。
所谓时间一致性,是指分布式交互仿真系统中的某一仿真实体在任一时刻发生的事件或过程信息,能被与之相关的所有仿真实体在一允许的时间范围内获得;所谓时间一致性是指某一仿真实体的空间状态及其地理环境,在系统的各个节点上应该有统一的空间描述形式
软件应用框架——从软件体系结构的实现的角度,介绍实现分布交互仿真特性和功能的底层支持软件平台的概念、功能、类型、结构和实现方法。
软件体系结构(软件构件及其相互关系)软件应用框架是一种可重复使用的软件设计方案,是软件体系结构的具体实现。
按照面向对象的思想,它是由一组抽象类的实例所构成的软件设计骨架。
采用框架技术比低层次的软件构件类库能提供更高层次的软件重用。
软件体系结构:1>“管道和过滤”型:构件有输入和输出管道,数据由过滤器处理;2> 面向对象结构型:将构件抽象成对象,每个对象都有标识;3>对象/事件型:对象向系统通告事件,系统激活已注册的对象去处理事件;4>分层型:将软件构件按层次进行组织管理,每层为上层提供服务,层间通过协议连接;5> 知识库型:中心数据库构件和处理构件。
建模技术——介绍分布交互仿真环境下模型的概念、分类,概念模型及其相关技术,各种虚拟环境实体的建模方式。
以制导武器系统导弹实体为例介绍面向对象的建模方法及其实现技术。
概念模型:分为物理模型和数学模型两种,其中物理模
型是对客观世界真实系统的物理性质的相似,数学模型是对真实系统的内部物理变量之间的关系的数学抽象;仿真模型:是概念模型的实现,通过仿真模型的运行可以得到真实系统的仿真结果。
环境实体建模:地形实体建模(几何模型)(分层与分割:数据组织和细节表示)(图形学表示:二维和三维图形学表示)(外观属性:颜色、材质)气候的建模(多层空间模型:上透明区、上过渡区、云层、下过渡区、下透明区和贴地雾;属性:高度和明暗度)特殊现象的建模(雨、雪、雾和爆炸烟火等:微粒子(物理和运动特性))声音的建模(正弦波:频率、幅值和相位(付氏变换))(声音数据库:声音文件和声音合成)显示实体建模:显示空间坐标转换模型(客体坐标系向屏幕坐标系的转换)外表纹理映射模型(纹理生成:软件生成和图像扫描)(纹理映射:纹理坐标和物体坐标相对关系)光照模型(阳光光照:点光源、漫反射)(局部光照:火光、月光和灯光等)分割显示(细节显示处理策略:利用显示算法、计算模型细节)数据管理技术——介绍分布交互仿真系统各种实体的模型和数据的类型、特征,数据管理方法和数据库实现技术。
介绍采用语义对象模型的地形数据库建模和管理方法。