基于实时网络的分布仿真系统设计
基于Internet的DCS仿真
收稿日期:作者简介:高叔开(6-),男,华北电力大学仿真与控制技术研究所工程师基于Internet 的DCS 仿真高叔开(华北电力大学仿真与控制技术研究所,河北保定071003)摘要:介绍了Inter net 环境下的几种电站仿真系统架构,设计了基于SVG 的DCS 仿真系统,使DCS 仿真在Internet 中也能够达到比较实时、逼真的仿真培训效果。
经过多个系统的测试应用,证明了Internet 环境下仿真系统仿真效果并不逊色,并且可以通过远程培训,提高培训效率,做到本地随时按需培训,避免人员的来往劳顿,从而为用户降低培训总成本。
关键词:电站仿真;SVG ;分布式控制系统中图分类号:TP391文献标识码:A0引言Inte rnet 的快速发展,在基于Internet 的Web 模式的远程培训系统越来越受到用户的欢迎。
通过远程培训,培训效率提高,并且可以做到本地随时按需培训,降低培训总成本。
另外,各大发电集团对下属各电厂人员培训可以不分地域同时实施培训。
这就要求培训系统做到面对客户端位置的不确定性而能进行培训。
电站仿真系统的数据复杂、图形存储量大且画面数据刷新实时性要求高,这使得电站仿真在与In-ternet 结合中目前处于相对滞后的发展状态。
同时,由于目前的电站仿真基本上都是C/S 结构,接入In-ternet 必须对系统的软件结构修改为Web 模式的B/S 结构,因此目前的系统仿真结构的改变是不可避免的。
1Internet 环境与局域网下DCS 仿真不同点目前,局域网下D CS 仿真在响应速度、操作界面个性化要求等方面表现优异,但也有其内在缺陷:需要专门的客户端安装程序,分布功能弱,针对点多、面广且不具备网络条件的用户群体不能够实现快速部署安装和配置;兼容性差,缺少通用性,开发成本,维护成本很高,升级难度比较大。
Inte rne t 环境的Web 方式能解决这些问题,即随时随地,只要可以上网,即可采用浏览器进行培训,这能带来开发、管理、培训成本等多方面的综合效益。
分布式实时仿真中网络系统扩展的研究与实现
够在指定 的或者确定 的时间间隔内( 往往是毫秒甚至微秒级 ) 完成特定功能并对外部或 内部做
出 同步 或异步 响应 的系统 , 系统 的正确 性 不仅 依 赖于 计算 的逻辑 结 果 , 而且 依 赖 于结 果 产 生 的
时间顺序。随着飞行仿 真技术的发展 , 真系统的功能 日益复杂。尤其对于实时 系统仿真来 仿
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洪 都 科 技 HONGDU CI S ENCE AND TEC HNOLOGY
分 布 式 实 时仿 真 中 网络 系统 扩展 的研 究 与 实 现
袁 丹
( 洪都航空工业集 团)
摘
要
基于实时网络建立的半实物仿真系统能满 足强实时性及高精度的要求 , 随着仿真应用 技术
s lБайду номын сангаас n a piaintc n lg mo n r rciaie e d t at iaei e — i a o p l t h oo y, r a d moepa t l t sn e p r cp t n smi mu i c o e e c i o i
p y i a i lt n,S o t x n d t e e itn e —t e o k b sn e r a — h sc smua i l o O h w o e pa h x s g ra i l i n t r y u i g n w l me w e
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第 4期
袁
丹: 分布式实时仿真 中网络 系统扩展的研究与实现
说, 单机仿真平台已经很难满足系统高负荷计算量的要求 , 大多数的实时飞行仿真应用都需要
采用分 步式 仿真 技术 , 以充分利 用各 功能模块 可 以并 行处理 的好处 。 . 分 步式仿 真 采用一 致 的结 构 、 准 和算 法 , 过 网 络将 分 散 在不 同地理 位 置 的不 同类 型 的 标 通 仿真应 用 和真实 世界互 联 , 支持 异 地分 布 的 真实 的、 拟 的和 异 构 的平 台级 仿 真 应用 之 间的数 虚
基于FCS的分布交互仿真系统的设计与实现
‘
套真正的分布式网络控制
平台。目前,在工业控制
-
成功的当属现场总线控制
文主要从此角度出发,介
N /N CC C实时多任务控制软件包、组态 软件和应用软件 。上位机的主要功能包 括系统组态、 数据库组态、 历史库组态、
图形组态 、控制算法组态 、数据报表组
) ) 构, 即采用虚拟 现 I 结 S
和计算机 网络技术,为武 供 一个分布、交互、实时
-
以利用 P C丰富的软硬件资源 。
() 3 系统的效率高。 在F S C 中, 台 一
境 ,先进的实时仿真建模 景仿真,分布交互仿真开
2 F S对计算机控制系统 的影响 .C
传统 的计算 机控 制系统 一般 采用 D S C 结构。在 D S中,对现场信号需要 C 进行点对点的连接, 并且I / 0端子与P C L 或控制仪表一起被放在控 制柜 中,而不
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李玉华 等
本文作 者李玉华女士, 中国船舶工业总公司
第 70 l 研究所高级工程 师; 吴崦先生 ,工程 师 吴道 虎先生,华中科技大学博士后;郭江先生
; 仿真
系统设计
硬件 / 软件
和控制技术为一体,是一种全分散 、全
数字、全开放的当代最先进的计算机控
的基础,提高 了控制系统 的信息处理能 力和运行可靠性,节省了系统的硬件和 布 线费用 ,方便 了用户对 系统 的组态 、
管理和维护。
性 好, 更新换 代容易 。程序设 计采用 IC 13 — 5 国际标准编程语 言,编 E 6 13 种 1
程和开发工具是完全开放的,同时还可
实时分布仿真环境下视景仿真系统的构建
信息科学Ⅵ裂群一_I l{实时分布仿真环境下视景仿真系统的构建朱时俊(杭州中大房地产集团有限公司浙江杭州310∞3)【箝要】随着仿真技术、计算机技术和网络技术的飞速发展,复杂系统仿真的应用领域不断扩大,对仿真过程的直观性、交互性和逼真度的需求日益提高.实时分布仿真环境下的视景仿真技术是仿真技术研究中的一项关键技术,因此对其进行研究具有重要的意义.对实时分布仿真环境下的视景仿真技术进行研究.分析实时分布仿真环境下视景仿真技术的需求,设计在实时分布仿真环境下视景仿真系统的构建,确定可行的软、硬件开发环境。
【关键词]视景仿真实时分布虚拟现实中田分类号l T P2文献标识码:^文章编号:1871_-7597(2∞8)081∞30—02一,序■仿真技术是以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专物理效应设备(模拟再现真实世界环境)为工具,借助系统模型对实际或设想系统进行动态试验研究的一门综合性技术[1]。
虚拟现实技术,又称灵境技术,是20世纪末发展起来的一门崭新的综合性信息技术。
它集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子学技术于一体,利用计算机产生一种虚拟环境,通过视、听、触觉等作用,使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真,实现用户在该环境进行自然的交互。
视景仿真技术是仿真技术发展的一个新的方向,为现代仿真注入了新的活力,是虚拟现实技术、分布式交互仿真技术研究的主要内容之~。
视景仿真技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,它采用计算机图形图像技术,根据仿真的目的,构造仿真对象的三维模型并再现真实的环境,达到逼真的仿真效果。
视景仿真技术有利于缩短试验和研制周期,提高试验和研制质量,节省工程漫游、名胜古迹虚拟旅游、虚拟现实房产推销系统、建筑群火灾事故紧急撤离系统、虚拟现实模拟培训、交互式娱乐仿真等等。
特别是在军事领域,建立起在实时分布环境下的视景仿真系统对军事作战训练十分重要,例如运用场景模拟技术建立起一个虚拟的、非常逼真的电子战场环境,使攻防双方的作战人员沉浸在由计算机产生的作战环境中。
基于任务平衡的实时工控网络设计与仿真
9 8
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张 爱 科 / 于任 务平 衡 的 实 时 工控 网 络设 计 与仿 真 基
于任务平 衡设计 的实 时工控 网络 系统模 块 组成如 图 1所示 。
图 1 系统 模 块 划 分
本系统 设计 采用 了 网络分 层模 块化 的思 想对 该 模 型 的结 构 进 行 了划分 。整个 系统 可 以分 为如 下 几个 部
1 引 言
任务 平衡 ( s aa c) 立在 现有 网络 结 构 之上 , 提供 了一 种廉 价 、 效 、 明 的方 法 扩展 网络 设备 TakB l e 建 n 它 有 透
和服 务器 的带宽 、 增加 吞吐 量 、 强 网络数据 处理 能力 、 加 提高 网络 的灵 活性 和可用性 。一 方 面 , 实时 工控 网络 由
于应 用场合 的特 殊性 , 往往 要求 网络具有 很 好 的实时性 与 可靠 性 。传统 的工控 网络设 计 上是 按 管理 的需 要 建
立的, 其所 有处理 节点 往往 呈现金 字塔 形结构 , 理节 点数 量 与处 理 的任 务数 往往 不 成 比例 , 而产 生 了影 响 处 从 整个工 控 网络性 能 的部 分瓶 颈节点 。另 一方 面 , 控 网络 中任 务具 有 突发 性 , 工 因此 任 务数 目的 到来 不可 预 测 ,
收 稿 日期 : 2 0 —0 —2 07 9 0 基 金项 目 : 广 西 教 育 厅科 研基 金项 目(0 6 0 2 。 2 0 A 8 ) 作 者简 介 : 张 爱 科 ( 93 ) 女 , 西 柳 州 职 业 技 术 学 院 讲 师 , 17 ~ , 广 主要 研 究 方 向为 计 算 机 网络 安 全 。
张 爱 科
( 州 职业技 术 学院 , 西柳 州 55 0 ) 柳 广 4 0 6
无线通信网络中的智能路由算法设计与仿真
无线通信网络中的智能路由算法设计与仿真智能路由算法是无线通信网络中的重要组成部分,它对于优化网络资源利用率、提高网络吞吐量和增强用户体验起着至关重要的作用。
随着无线通信网络的快速发展和智能设备的普及,设计高效的智能路由算法成为了研究者们的热点问题之一。
本文将对无线通信网络中的智能路由算法设计与仿真进行详细探讨,并提供一些相关研究的进展及应用展望。
一、智能路由算法的概述在无线通信网络中,智能路由算法是指通过评估网络拓扑结构、实时监测网络负载情况和考虑网络条件等因素,选择最佳的路径来传输数据的一种机制。
智能路由算法的目标是提高数据传输的效率和质量,并优化网络资源的利用。
常见的智能路由算法包括最短路径算法、负载平衡算法、拥塞控制算法等。
二、智能路由算法的设计原则1. 路由选择可靠性:智能路由算法应能在网络拓扑结构发生变化时及时调整路由,保证数据传输的可靠性。
2. 资源利用率最大化:智能路由算法应尽量利用网络中的空闲资源,避免资源的浪费,提高网络吞吐量。
3. 延迟最小化:智能路由算法应优化数据传输的时延,减少数据包传输的时间,提高用户体验。
4. 算法复杂度低:智能路由算法应具备较低的计算复杂度,能够在实时性要求较高的情况下实现快速的路由选择。
三、智能路由算法的仿真模型为了评估和验证智能路由算法的性能,研究者们通常使用仿真模型进行实验。
仿真模型是一种通过计算机模拟真实系统行为的方法,能够在不同网络条件下对智能路由算法进行性能分析,获得相关指标,以指导算法设计。
常用的智能路由算法仿真模型包括网络拓扑模型和通信信道模型。
1. 网络拓扑模型:网络拓扑模型描述了网络中各节点的位置、连接关系和参数配置。
常见的网络拓扑模型有随机拓扑模型、小世界模型和无标度网络模型等。
通过构建不同类型的网络拓扑模型,可以对智能路由算法的性能进行研究和分析。
2. 通信信道模型:通信信道模型描述了数据在无线通信中传输时的特性,包括传输速率、路径损耗、干扰噪声等。
分布实时仿真系统数据库设计与性能优化
的设计 , 以及怎样设计 出较高性能 的数据库 。
2 数 据库设 计
数据库 的规范化设 计包 括需求 分析 、 概念 设计 、 辑设 逻 计和物理设计 。需 求分 析 的 目的是 对现 实世界 中的处理对
W ANG i—x a, Ha i YAO n—y HAN h u—p n HUANG Xi u, S o e g, Ke—d i
( o eeo lc o ehncl nier gadA t tn , ai a U i r t o e ne C lg f et m caia E g e n n u mao N t nl n esy f f s l E r n i o i o v i D e T c nl y C a gh nn4 0 7 , hn ) eh o g , hn saHua 10 3 C ia o
中 图分 类 号 :P l :P 9 . T 3 1T 3 19 文献 标 识 码 : A
De i n a d ro m a e O p i ia i n o he Da a —Ba e sg n Pe f r nc tm z to ft t — s o srb t d a — tm e S m ulto S se fDit i u e Re l — i i a in y t m
( 国防科技大学机电工程与 自动化学 院, 湖南 长沙 4 07 ) 10 3 摘要: 仿真应用领域的不断扩展 , 使得数据库在仿真 系统 中的作 用越来越突 出。文中从 分布实 时仿 真系统 的实 际结构 和工 作流程出发 , 结合航天领域的航天器仿 真中数据库建设 的实际工作 , 研究了满足系统要求 的数据库 功能及 数据特点 , 由此 并 将数据库分成仿真模型库 、 计方案库 和仿真试验库三部分 , 设 采用 面向对象设计方 法 , 着重从仿真试 验库 的设计 出发 , 现 实 了数据库原 型。最后从几个方面对数据库设计过程 中的性能优化进行 了简要讨论 。 关键 词: 数据库 ; 实时仿真系统 ; 面向对象技术 ; 能 性
基于分布式仿真系统的实时架构设计
计 算 机 测 量 与 控 制 .2021.29(5) 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
· 209 ·
文章编号:1671 4598(2021)05 0209 06 DOI:10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2021.05.042 中图分类号:TP316 文献标识码:A
基于分布式仿真系统的实时架构设计
黄学进,余 婷
(中国航发控制系统研究所,江苏 无锡 214063)
摘要:在大型控制系统全生命周期的研发、测试与验证过程中需要应用到分布式仿真平台,通过加载不同阶段不同格式的模 型 以 满 足 开 展 联 合 仿 真 的 试 验 需 求 ;文 章 对 分 布 式 仿 真 系 统 架 构 进 行 深 入 研 究 , 创 造 性 的 设 计 了 基 于 RTX 的 实 时 仿 真 技 术 和 基 于反射内存的实时通讯技术的总体架构,设计了实时模型的加载方法,并针对实时通讯性能开展优化设计;文章基于分布式仿真 系 统 的 实 时 架 构 搭 建 了 一 套 完 整 的 仿 真 平 台 ;通 过 测 试 节 点 间 时 间 ,1kB 数 据 单 向 延 迟160μs以 内 ,满 足 控 制 系 统 实 时 性 要 求 ; 本 架 构 在 控 制 系 统 的 全 数 字 、HIL、半 实 物 测 试 仿 真 中 进 行 了 多 轮 应 用 ,满 足 不 同 控 制 产 品 的 测 试 仿 真 需 求 。
图1 分 布 式 仿 真 系 统 基 本 网 络 构 型
分布式仿真中除了基础的实时数据通讯外,仿真节点 的实时仿真能力是另一个关键因素。
针对航空航天等 安 全 关 键 的 领 域,实 时 性 至 关 重 要 。 [3] 数控系统对控制时间有着严格的要求,在进行仿真平台构 建时,仿真设备必须要按照控制系统规定控制周期完成规 定的仿真任务,以保证仿真时序与控制时序的同步性和一
网络环境下的仿真数据库设计与实现
文章编号:1004-485X (2003)03-0027-03收稿日期:2003-05-10基金项目:国防兵器/950预研项目(G9614-2)作者简介:何 巍,女(1978)),助教,主要从事计算机仿真的研究工作。
网络环境下的仿真数据库设计与实现何 巍 杨华民 徐 晶(长春理工大学计算机科学技术学院,吉林长春130022)摘 要:本文介绍了网络环境下兵器光电仿真数据库的总体设计与实现。
给出了仿真数据库的规划、结构、分类、网络系统配置以及相应的实现过程。
关键字:仿真;分布式数据库中图分类号:T P39 文献标识码:A兵器光电仿真系统由红外目标/场景产生子系统,探测/跟踪模拟子系统,运动模拟平台,仿真分析/评估子系统,仿真控制与形象化显示子系统构成。
这些子系统通过计算机网络连接起来,使用T CP/IP 协议实现异构系统的通讯,通过仿真节点的实时数据交换构成时空一致分布交互的仿真环境。
这是目前称之为分布式交互仿真(DIS)的一种先进的仿真技术应用。
仿真过程需要的大量数据、系统参数、模型、模型结构参数和规则等都离不开数据库的统筹管理,运行时需要有仿真数据库支持。
根据仿真过程需要,其仿真数据库要能够支持对分布式存储数据的实时存取要求以及实现智能仿真技术。
由于该仿真系统的每一个仿真节点分别模拟了分布在不同位置、不同功能结构特征的仿真对象,而且,涉及到多平台、不同形式和种类的数据,因此仿真过程中大量的系统参数、模型、模型结构参数和规则,都必须使用分布式数据库技术来管理、进行高速的数据检索和动态存储修改,来支持仿真环境的动态维护与仿真环境之间的相互作用。
1 数据库内容需要数据库支持的仿真系统分别由视频目标生成、干扰/背景生成、场景编辑平台、转台运动控制计算机、仿真评估和主控及结果显示等子系统组成。
目标生成和干扰/背景生成子系统,包括目标模型程序及数据、图形/图像、环境特征、大气传输衰减数据等,几种数据相结合形成目标,环境提供给其它子系统,环境数据一般是系统固定录入,实时引用,仅部分混合特性是动态可变的。
基于分布交互式仿真系统的应用层组播通信技术研究和实现
基于分布交互式仿真系统的应用层组播通信技术研究和实现基于分布交互式仿真系统的应用层组播通信技术研究和实现随着科技的发展和时代的进步,网络的快速发展已经成为当代社会的重要组成部分,其应用覆盖了各个领域。
而在网络通信中,组播通信技术作为一种高效安全的通信方式,已经被广泛应用。
本文基于分布交互式仿真系统,研究和实现了应用层组播通信技术。
研究背景和意义在现有的网络通信中,点对点通信和广播通信是主要的通信方式。
点对点通信是指通信双方直接互相通信,而广播通信则是指通信一方向网络中的所有节点发送信息。
然而,这两种方式都存在着一定的缺点。
点对点通信需要建立大量的连接,而且对带宽的要求较高,而广播通信又会给网络带来严重的负担。
这时候,组播通信技术的出现就能有效地解决这些问题。
组播通信技术是指通信方向多个节点发送信息,不同于广播通信,组播可以灵活地选择需要接收信息的节点,减少了广播所带来的负担。
同时,组播通信还能够提高通信的效率和安全性,成为一种重要的通信方式。
因此,研究和实现基于分布交互式仿真系统的应用层组播通信技术,对于网络通信的发展和应用具有重要的意义。
研究现状目前,已经有许多研究关于组播通信技术的实现和应用,其中涉及了许多领域,如视音频传输、流媒体传输、P2P视频直播等。
最常用的组播技术是IP组播,其利用多播地址可向多个主机同时发送消息,但其有着一定的局限性,如跨越多个子网时需要路由器的协助。
除此之外,应用层组播技术也得到了广泛的关注和研究。
应用层组播技术是指应用进程自行选择多个节点组成多播组,通过模拟组播协议完成组播传输。
其与IP组播相比具有一定的优势,如不需要特殊的硬件和协议支持,不受网络拓扑的限制等。
研究内容为了研究和实现基于分布交互式仿真系统的应用层组播通信技术,本文通过以下步骤进行了研究:1. 研究应用层组播协议本文采用了P2P组播协议,该协议是一种应用层的组播技术,由层次化的管理节点组成。
通过构建逻辑树和维护成员列表来保持组播一致性,同时具有高效、灵活等优点。
一种实时仿真系统黑板式网络架构
2 黑 板 式 的软 件体 系结构
广播 内存 网在多 台计算 机之 间共享 内存 , 每一 节点有它 自己的 N tA 物理 内存 拷 贝 , e M R 当任 何节
点往 N tAM写 入数 据时 , e R 该数据 立刻被 同时广播
到所有其 它节点 上 , 持在 所有 节点上 内存 的一 并保 致 映射 ; 每一个接 收节 点都可 以在 任一 N tAM地 e R 址 上设置 写 中断 , 中断 与写 数 据一 起 传 送 , 写 这非 常有 利于 多 C U 的同步操作 。 P 基 于这 种共 享 内存 的实 时 网络在 各计 算 机 系 统之 间形 成相 同的物理 和逻辑 内存 映射 , 可传输 并 中断 , 这就 在 系统 总体逻 辑结 构上构 成一种 以共享 数据 为 中心 的 “ 黑板 式 的软 件 体 系 结 构 ” 各 计 算 , 机 系统上运 行 的相 关 任 务 ( 线 程 ) 或 可在 这 块 “ 共 享 黑板 ” 的数据 的驱 动下 实 时地协 同工作 , 图 上 如
步, 数据传输 等 的实 时 性提 出 了很 高 的要求 , 我们 选用 广播 内存 网完 成 网络数据 通信 、 间同步 和仿 时 真状 态控 制 等 任 务 , 以满 足 对 通 信 的实 时性 的要
求 生成 配置文件 和头文 件 , 发到 各分 系统 用 于设 下 计 和代 码实现 , 减少 了各 分 系统对 接 口报文 理解 可 能出现 的歧 意 , 不必 过多 考虑 网络 通信 和实 时任务 的安排 , 可只专 注本 系统相关 的功能任务 的实现 。
程 。为 了更好 地贯彻 全 系统 的要 求 , 们在 广播 内 我
存 网驱动程 序设计 过程 中融入 了总体设 计思想 , 把 基本 的广播 内存 网驱 动 程 序 扩 展 为一 个 基 于 “ 黑 板式 ” 软件 体 系结 构 的 , 完 成 实 时 数 据 传 输 、 能 时 间同步 和消 息驱动 的代理 软件 , 全 系统在一 致 的 使 框架 下协 同 工作 。此 代 理 软 件 在 R X、 x rs T V Wok、
实现实时分布式仿真的方法研究
1概
述
实时 分 布 式仿 真 也称 分布 交互 仿 真 《 i r ue trci Ds i tdI eat e tb n v Smu t n 简 称 DS) i li , ao I ,最初 起 源于 美 国 国防部 高 级研 究计 划 局 和 美国 陆军 共同制 定 的 SMN T 划 , I E计 是对具 有 时空 一致性 、 操 互 作性 、 可伸缩 性 的综 合环 境 的表达 。DS采用 一 致 的结构 、 准和 I 标 算法 ,通过 网络 将 分散 在不 同地理 位 置 的不 同类 型的仿 真 应用 和 真 实世界 互连 、 互操 作 , 建立一 种人 可 以参与 交互 的综 合环 境 。 I DS 的应 用领域 非 常广泛 ,从仅 支 持基 于 同构 网络 的分 布式 仿真 到对 基于 异构 网络 分布式 仿真 的支 持 , 从概 念性 研究 到人 员训 练 、 武器 研 制 、战术演 练 和空 中 交通管 制仿 真 等军事 和 非军 事 方面 的成功 应用, 分布式 仿真 技术 已经 逐步 走 向实用成 熟。 分 布交 互仿真 应用 于 不 同的领 域其 表现 出来 的特 性 也不尽 相 同 ,所 以在讨 论 实现 分布式 仿真 的 方法 之前 应简 要地概 述 DS的 I 技 术特 性 , 实现 D S方法 最为 关键 的是其 设 计思 想和 结构 方案 , I 其 主要 的技术 特性 为 : ( ) 对象 / 1采用 事件 的体 系 结构 , 研 究 的事 物用 许 多对 象 把所 模型的集合来描述 , 有的对象是人和设备的组合体。 () 2 每个仿真器都是一个自治的仿真结点 , 它负责对所描述实 体 的仿真 和提供 实体 状 态更新 与 交互信 息。 f ) 仿真结 点 的地位 是 平等 的 , 有 中央计 算机 对仿 真 过 3 所有 没 程进 行 的管理 与控 制。 ( DS使用自己的协议和标准实现信息的交互 : 4) I 只有在实体 状态 发 生改 变时 ,才 以协 议数 据单 元 f rtc l aaU i 简称 oo o D t n , P t P U) D 的形式 向其他 仿真 结点 发送信 息 。 ( ) 要采 用 广播 方 式传 输 P 5主 DU到 网络 上 的所 有 结 点 , 于 对 某些 P U采 用 点对 点传 输 方 式 , D 对于 局部 广 播 方式 , 目前 依 靠 一 点对 多点 的路 由器来 实现 静态 局部广 播 。 ( DS是 一个 开放 的体 系结 构 , 6) I 允许 仿真 结 点在任 何 时候 加 入和退 出 D S环境 而不 会干 扰其他 仿真 结 点 的正常 运行 ,而 且还 I 比较好 地解 决 了人在 回路 中的虚 拟 实时仿 真。 上 述特 性 以及仿真 模 型 的功 能决定 了实 现 分布 式仿 真模 型 的
分布式实时微观交通仿真系统研究
第2 5卷 第 3期 20 0 8年 3月
计 算机 应 用与软 件
Co u e p iai n n o t r mp t rAp lc t s a d S fwa e o
V0. 5 No 3 12 .
Ma . 0 8 r2 0
一
代 通用技术框 架规 范 , 将 各类 仿 真系 统集 成 为一 个 分 布 它
0 引 言
交通拥挤 和阻塞 已经成 为现代生 活的一大难 题 , 对于这一 世界性 的难题 , 人们 已经达成 了解决 的共识 : 发展智能交通系统 (T )使 现有的道路交通设施更好地发挥效益。 目前对 I 项 I , S S T 目进行评价的手段主要分为 两类 , 一种是现场监测 , 一种是仿真 模型, 仿真模 型 已被证 明是一 种 对 I 系 统 进行 评 价 的 有效 S T
分 布 式 实 时 微 观 交 通 仿 真 系 统 研 究
马云龙 王 坚
( 同济大学 CMS研究 中心 I 上海 20 9 ) 0 0 2
摘
要
交通仿真 已经成为评价和解决交通问题 的最有效 的工具之 一。但是 目前 的交通仿真系统大 多数是 以历史调查数据的统
计分析结果为依据进行仿真 , 了能够更加真实地反映交通的状况 , 为 以实时采集 的交通数据为基础 , 通过微观仿真 的形 式, 结合分布 式仿真技术和虚拟现 实技术 , 离线或者在线地再现路 网的真实交通情况 , 管理者提供直观 的决策依据。 为 关键词 交通仿真 高层体系结构 智能交通系统
tcnl yt e e wt i r ue iua o ehoo dv ta rat tcnl r p ldt rpou etera t fcsutno e ho g gt r i ds btds lint nlg a iul ely ehoo a api o erd c h el r f i a o f o o h h t i m t c yn r i y g e e a i t i
基于生产实时系统在线仿真技术探讨
1 2在 线仿真系统的数据 采集 .
S S 统 通 过 O I 司 的 标 准 I系 S公 AP 接 口 ,从 DC 系 统 读 取 数 据 ,数 I S
0 引 言
在 现 代 发 电 企 业 中 , DCS 统 系 应 用 技 术 日益 成 熟 , 基 本 能 满 足 机 组 主 辅 设 备 的 控 制 要 求 。 但 有 调 研 表 明 ,在 发 电企 业 的 日常 生 产 活 动 中 , 运 行 人 员对 系统 熟悉 程 度 不够 、
一
问题 ,近 年 来 培 训 仿 真 系 统 被 一 些 发 电企 业 所 使 用 ,主 要 用 于 电厂 的运
远 程 图形 终 端 站 等 设 备 ,信 息 站 显 示 DC 实 时 参 数 趋 势 曲 线 、 故 障 报 S 警 、 在 线 实 验 等 。 控 制 站 、 操 作 员
障演化 过程 进行 追忆 。
机 组 原 来 运 行 经 济指 标 ,生 成 经济
指 标 报 表 ; 计 算 经 济 特 征 参 数 ,供
计 算 分 析 ;经 济特 征 参 数 数 值 及所
在 位置 显 示 ;
离 线 仿 真 模 型 可 以 做 为 在 线 仿 真
的基础。
( )各 类 自学 习 功 能 。 有 方 7
站 、 就 地 站 完 成 在 线 同 步 跟 踪 监 视 及
行 、管理 人员、热 人员的培训和考
核 , 多 为 离 线 仿 真 系 统 , 与 DC 系 S 统 无数据 传 输。 如 果 能 实 现 运 行 机 组 实 时 仿 真 ,通 过 与 实 际机 组 同 步 运 行 ,建 立 精 细 的在 线 仿 真 模 型 ,为 电 厂 安 全 运
基于网络的并行仿真和分布式仿真
1 弓言 『
计算机仿真 已被广泛 应用于 国民经济 各个领 域 .随着
理机 ) ,MP 大 规模 并行 处 理机 )和 CO ( ls ro P( W Cut f e Woktt n ,工作站机群 ) rs i s ao 。其中,SMD 并行机 和 P P I V 并行机针对特定领域 应用范围较 小;而其余的三种并行计
c n enn ls∞ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱo c rig cu t
ae po o e s wel r r p s d a l AtIs h a iu n gae nrsrcurso itiue p l a o s a at e v ro s it rtd ifa t t e fds b td a pi t n 坤 ,t e u r ci
Abta Wl ee re c f i 一e om n ent ok st ̄: t t megneo 曲 pr r a c ew s hh h f r
iw—ot ls r.ts l p s bet e 1yp ll o cs c l s iimoe os l o mpo  ̄a e u e i l
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第 l卷第 5 4 期 20 0 2年 5月
文章 号:1 47 1 ) 50o — 0 -3 X( 0 ∞2 0.62 5 0
系
统
仿 真
学 报
、 .1 No. , 01 4 5 M a 2 0 v 02
j oURNAL YS EM I ULATI OF S T SM ON
Pa all n srb t d S mu a iI Ba e i Ne wo k r l dDiti u e i l t l ea o s dO l t r s
G UO 而 一 he g M U u - c n, Ch n di
实时分布式仿真测试平台时钟同步算法
经 研究分析 ,得 出 C i in算法和 B re y算法存在以 rt sa ekl e
下 三 方面 不 足 :
定同步时钟功能 的综合体 ,是在通信 系统 中控 制定时的时问
基准设备 ,并不是指 日常生活 中的钟表 。 单个 节点( 如单 台 P ) C 通过 同一个定 时器来 定时 ,例如
1 概 述
同步是指 时标 或信号在频率和相位上保持某种 严格 的特 定关系。时钟是 由产 生基准频率 的信号 发生器 中某种频率源 以及 配套 的输 入输 出接 口和控制 电路 等所组成 的一 个具 有特
动的 ,它定期地 询问每台机器的时间 ,根据回答计算出一 个 平均值 ,并告诉所有其他 机器。时间服 务器 上的时问必须 由
ag ih p o o e a i h rt c u a y. l ort m r p s d h sh g e i me a c r c
[ ywo d ]ds iue ytm; lc y crnz t n t cuay Ke r s itb tdss r e co ksnho iai :i acrc o me
图 1 从一个时 问服务器得刭 当前 时间的过程
() 种算法对于 时钟 的修 正周期只要求 不大于 a 2 ( 32 /1 a 为每 2个时钟最大差值 ,f 为最大偏 移率 ) ,这个周期 时间只
是 一 个 大 概 范 围 ,并 不 确 切 。
作者简介 :朱 宝( 8 一) 1 3 ,男, 士 , 9 硕 主研方 向:实时分布式仿真 E ma :z k l @h t a . I - i b ie om iC I l lr lO I
标签 ;T 为收到包含 CU C消息包时的时间标签 。 、7 使 1 T ' l 用同一个 时钟测量 的时间,如 图 1所示 ,若按 照 C i in所 rt sa 假设的 “ 操作时问可以忽略” ,就得不到精确的延迟 ,从而影
基于Ethernet的分布仿真实时通信技术研究
2 分布仿真 系统对 网络通信的要求
分布仿真系统不仅要求网络通信具有确定的传 输延迟 , 还对网络通信有着特殊的要求: () 1 针对性 : 在分布仿真环境下, 网络上数据通 信量是一定的、 数据传输的方式是可预先确定的、 传 输数据的完整性要求是可知的 。因此, J 应该针对 网络通信的特点对分布仿真环境下的实时通信技术 进行 探讨 和研究 。 () 2 可靠性 : 布仿真 系统在 网络通信的可靠 分 性上要与真实的系统相 当。通信的可靠性要求数据 的传输必须是顺序的、 稳定 可靠 的。通信的可靠性 不仅会影响仿真视 图的效果 , 而且对仿真试验 的成 败 也是 至关重 要 的 。 () 3 非平等性 : 当分布仿真系统 由多个模块协
随着计算 机 网络技 术 的飞速 发展 和分 布计算理
上, 针对分布仿真系统对网络通信的要求 , 提出了一 种面向分布仿真 的实时通信协议 , 实现了分布仿真
系统 中 的实 时通 信 。
论的 E t 趋完善 , 分布仿真系统 已经在国防、 科学研究 等各个领域 中发挥 着越来越显 著的作用。传统 的 E e e作为大型分布仿真 系统 的主要通信手段仍 h n tr t 存在一些性能瓶颈 , 如通信延迟和带宽 限制。近年 来, 由于高速 E e e( 兆 E e e 千兆 E e e h n t r t百 h n、 tr t h n tr t
中图分类 号 :P 9 T33 文献标 识码 : A 文章 编号 :02— 29(0 7 O 0 5 0 10 27 20 )1- 0 6— 4
Re e r h o a —t e Co s a c fRe l i mm u ia i n T c nq e o s r ue m nc t e h iu fDiti t d o b
网络系统仿真设计中的数据收集与分析方法
网络系统仿真设计中的数据收集与分析方法一、引言网络系统仿真是指使用计算机模拟网络系统的运行情况和性能特征,以便评估不同设计方案的优劣和改进网络系统的性能。
在进行网络系统仿真设计的过程中,数据的准确收集和科学分析是非常关键的环节。
本文将介绍网络系统仿真设计中常用的数据收集与分析方法。
二、数据收集方法1.实时监测:通过在网络系统中部署监测工具,实时收集网络的性能数据,如网络延迟、丢包率、带宽利用率等。
这些数据可以直接反映网络的实际运行情况,有助于校准仿真模型和辅助分析。
2.历史数据分析:利用网络设备或相关软件的日志记录功能,收集历史数据进行分析。
通过分析历史数据,可以获取网络系统在不同时间段的性能变化趋势,为仿真模型提供输入参数参考和验证。
3.调查问卷:设计并发放网络系统相关的调查问卷,收集用户对网络系统的评价意见和需求。
调查问卷可以帮助收集用户体验数据和用户满意度数据,为网络系统仿真设计提供重要参考。
4.实验设计:设计合适的实验来收集网络系统的性能数据。
通过设计不同的实验条件,进行数据收集,可以获取不同环境下网络系统的性能表现,有助于验证仿真模型的真实性。
三、数据分析方法1.统计分析:通过对收集的网络系统数据进行统计分析,计算均值、方差、中位数等统计指标,了解网络系统的整体性能表现。
统计分析可以揭示网络系统中存在的问题和性能瓶颈。
2.回归分析:利用回归模型分析网络系统数据之间的关系。
通过确定输入变量与输出变量之间的线性或非线性关系,可以预测网络系统在不同输入条件下的性能表现。
3.仿真模拟:基于收集到的网络系统数据构建仿真模型,并进行仿真模拟。
通过对仿真模型的运行结果进行分析,可以评估不同设计方案对网络系统性能的影响。
4.数据可视化:利用数据可视化工具对收集到的网络系统数据进行可视化展示。
通过绘制折线图、柱状图、热力图等可视化图表,可以直观地表现网络系统的性能趋势和差异。
四、数据收集与分析的注意事项1.数据的准确性:在数据收集过程中要确保数据的准确性和可靠性,避免因为数据错误而对仿真结果产生误导。
实时网络-Modelica网络仿真库
TrueTime Network——Modelica网络仿真库P657摘要:我们提供对于Modelica的TrueTime Network(以下翻译为实时网络)库,基于ITEA2工程EUROSYSLIB开发。
它允许各种网络协议的仿真,准备用于实时网络。
我们描述它的一些特征,讨论执行情况。
因为TrueTime Network是用C 语言建立的,要注意Modelica外部函数接口的使用。
我们也简单的讨论了本地Modelica执行的前景。
1.介绍网络系统和网络控制在许多领域是越来越普遍了,如在自动控制系统。
通过网络发送信号导致延迟,依赖于网络协议,或多或少是确定的。
有些延迟的例子是网络接口延迟、传输延迟、传播延迟、和在分享模块上的冲突时间推后。
为了准确的仿真结果,这些延迟作用在整个系统上,在一个恰当的水平上建模网络是很重要的。
太详细的网络模型(包含单个字节传输)会是仿真太慢。
此外,这个详细级别在大多情况下是不必要的。
一个太粗糙的模型,如将网络延迟作为一个常量,在大多情况下不能获得网络传输的动态特性。
在ITEA2项目EUROSYSLIB下,Lund大学的自动控制院正在开发一个Modelica网络协议库。
将能应用到实时网络领域。
在这些网络下,ISO/OSI协议堆栈高层次通常不用。
因此库只建模各种有线或无线数据链接层次协议,焦点在关联延迟源的MAC通道。
库基于Matlab/Simulink工具箱TrueTime相同组开发的。
Modelica的TrueTime Network是基于Simulink的TrueTime,并做了一些修改。
TrueTime Network可以通过不同的网络协议发送浮点型和浮点型数组。
这是在Modelica中通过外部函数接口用C来实现的。
文章的组织如下。
在第二节,我们描述了用于仿真的TrueTime仿真包以及怎样对网络和网络协议进行建模。
第三节,从一个用户的角度来介绍TrueTime Network库。
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第 18 卷第 6 期 2006 年 6 月
系 统 仿 真 学 报© Journal of System Simulation
Vol. 18 No. 6 Jun., 2006
基于实时网络的分布仿真系统设计
唐 凯 1,2, 康凤举 1,2, 管文良 1,2
(1.西北工业大学航海学院, 陕西 西安 710072 2.水下信息处理与控制国家重点实验室, 陕西 西安 710072)
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万方数据
第 18 卷第 6 期 2006 年 6 月
系统仿真学报
Vol. 18 No. 6 Jun., 2006
行数据交互的进程分配一段共享内存空间 各个进程将需要 发送的数据写入该地址段内 并负责数据的更新 其他进程 可根据需要读取该地址段内的数据 这种方法能有效地避免 在一个仿真步长内多个进程对同一地址内数据的读写冲突
引 言1
目前大多数军事分布仿真系统的目的是研究武器的战 术使用 多是以 DIS 或 HLA/RTI 为基础 以局域网或广域 网为平台开发 实时仿真系统中 网络数据流量和延迟成为 影响实时性最关键的因素 为了减少网络流量 多数采用了 以下几种方法
(1) 简化模型 通常为了减少仿真实体间满足互操作要 求的数据量 针对不同的仿真粒度 采用不同粒度的数学模 型和仿真模型 尤其是在战役级仿真系统中 因为系统规模 大 参与的实体数量多 需要通过网络交互的数据量大 通 常使用较大粒度的模型
分布仿真系统中 实现模型间的互行数据交互的进程分 配一段共享内存空间 各个进程将需要发送的数据写入该地 址段内 并负责数据的更新 其他进程可根据需要读取该地 址段内的数据 这种方法能有效地避免在一个仿真步长内多 个进程对同一地址内数据的读写冲突 操作在一个或几个仿 真步长内进行一次数据交互 即在某一个进程完成数据写入 之后 需要立即通知其他进程数据已更新 共享内存实时网 络中获得数据更新消息通常有查询和中断两种方法 查询方 法即每隔一个时间间隔就访问一次目标地址 如果与上次值 不同则认为发生了数据更新 中断方法则是在数据发生更新 后由硬件向操作系统请求中断 再由操作系统将中断处理传 递给能够处理该中断的进程 查询方式因为需要采用无限循 环或启动定时器 导致系统资源占用较大[6] 影响进程中其 他计算 而中断方式的响应时间和占用的系统资源都能满足 仿真需求 所以 MSS 系统采用中断方式来实现数据的实时 更新 MSS 系统的仿真时间步长为 4ms 在每个仿真步长 中 仿真进程先将上次的计算结果发送至分配的共享内存 中 再读取所需要的数据作为当前步长计算的输入 最后进 行模型解算 以导弹模型和防御系统模型为例 一个仿真步 长内的时序图如图 3 所示
2.1.1 数据分发
基于共享内存实时网络的分布式系统中 进程间的数据 分发采用最基本的地址偏移量 某个进程将需要交互的数据 写入本地主存中某个虚拟地址 例如将一个字符写入 0x0100 网卡将同步更新自身独立内存中的数据 并通过集 线器立即通知其他工作站 将本地网卡内存中相应的数据实 时更新 而其他工作站上的进程只需要访问同样的虚拟地址
导弹模拟器1 导弹模拟器2
导弹模拟器n
3Com
SBS光纤集线器
管理节点
屏幕
地面目标及 防御系统1
地面目标及 防御系统2
地面目标及 防御系统n
投影显示系统 SGI图形工作站
图 2 系统的物理结构图
2 关键技术
2.1 进程间通信
基于以太网的分布式系统中 由于缺少共享存储器 进 程间的通信都是基于消息传递的[5] 而在共享内存实时网络 中 进程间共享一个虚拟的全局内存 因此完全可以使用单 处理机系统中的各种技术来实现通信
以及有实物参与的分布交互仿类号 TP391.9
文献标识码 A
文章编号 1004-731X (2006) 06-1546-04
Design of Distributed Interactive Simulation System Based on Broadcast Memory Network
摘 要 分析了基于以太网的分布式仿真技术在使用复杂仿真模型时的局限性 提出了基于实时
网络的分布仿真系统的设计方法 针对共享内存实时网络数据吞吐量大 实时性能好的特点 设
计了仿真系统体系结构 共享内存数据分发和消息传递机制 仿真系统管理方案和时间管理机制
并以此为基础 设计了一个作战仿真系统 所提出的设计方法适合于高精度模型的性能级交互仿真
作战计划 原则
红方作战模型
区域规划
导弹实体模型
作战模型
模
作战计划 原则
型 导
蓝方作战模型
区域规划
弹
攻
雷达作战模型
击
效
防空火力系统作战模型
能
综
合
地理环境模型
评
估
环境模型
电磁环境模型
仿
真
气象环境模型
系
统
红方导弹攻击效能评估
评估模型
地面目标毁伤模型
综合效能评估模型
图 1 系统组成
1.2 系统物理结构
在共享内存实时网络中 每个工作站都有一块共享内存 卡 并通过光纤与光纤集线器直接相连 这样就构成了一个 星形网络 网络提供了一个虚拟的全局内存 每个工作站上 运行的所有进程都能使用同样的地址偏移量来访问它 这种 机制实现了网络中运行的每一个进程对共享内存对等的访 问权 因此对某一个特定的仿真进程来说 在哪个具体的工 作站上运行并不重要 重要的是该进程能否在仿真全过程中
作者简介 唐 凯(1979-), 男, 湖南人, 博士生, 研究方向为系统仿真,
虚拟现实技术 康凤举(1947-), 男, 江苏人, 教授, 博导, 研究方向系统
仿真理论方法及应用, 自动控制理论
员精简数据需求的能力[2] 但由于以太网传输协议开销的不 确定性 使传统的以太网很难满足需要大数据量交互的实时 仿真应用系统[3] 因此 简化仿真实体的数学模型 仍是最 基本的解决方法
TANG Kai1,2, KANG Feng-ju1,2, GUAN Wen-liang1,2
(1.College of Marine, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China; 2.National Key Laboratory for Underwater Information Processing and Control, Xi’an 710072, China)
都获得工作站的 CPU 主存等资源 因为本系统中 SBS 共享内存实时网络集线器最大容量
为 24 所以不能为每个仿真进程分配一个工作站 从系统 的总体负载平衡角度考虑 系统中导弹模型是最为核心的部 分 计算量相对较大 交互数据较多 所以为每个导弹模拟 器分配一个工作站 而采用简化模型的地面目标和地面防御 系统则可以放在同一台工作站上运行 管理节点因为与用户 进行图形界面交互功能多 也需要分配一个工作站 系统的 物理连接图如图 2 所示 系统最大容量为同时仿真 11 个导 弹模型以及地面目标
(3) HLA 的声明管理和数据分发管理 声明管理是一种 数据过滤机制 由 RTI 负责在数据的生产者和消费者之间进 行匹配 数据管理则在实例属性层次上进一步增强了联邦成
收稿日期 2005-10-25
修回日期 2006-03-02
基金项目 水下信息处理与控制国家重点实验室(51448080105ZS2601)
1 系统的总体结构
1.1 系统组成
某型地对地导弹作战仿真与效能分析系统 MSS 旨在模拟对抗环境中某型地对地导弹作战过程 仿真导弹作 战性能 并为导弹在战场环境中的使用提供参考 MSS 系 统由对抗的红蓝双方 评估节点 管理节点和视景节点组成 如图 1 所示 红方为导弹发射基地 可同时或多次发射多枚 导弹 蓝方是地面目标及其防御体系 防御体系包括预警雷 达 高炮营 导弹营等 管理节点负责整个仿真系统的想定 编辑 初始化 时钟同步 作战态势显示等 视景节点显示 整个战场的三维作战场景 系统中导弹模型为仿真的重点 采用高精度模型 其他模型均为经过适当简化的仿真模型
1546
万方数据
第 18 卷第 6 期 2006 年 6 月
唐 凯, 等 基于实时网络的分布仿真系统设计
Vol. 18 No. 6 Jun., 2006
实时网络 其集线器容量为 24 个节点 但是由于实时网络底层通讯机制并没有采取与以太网
相同或类似的层次结构模型 所以广泛使用的 DIS 和 HLA 等协议并不能直接用来构建基于实时网络的分布交互系统 而系统组成 数据分发 时间管理等需要进行重新设计 本 文就某型地对地攻击导弹的仿真任务 设计了一个基于实时 网络的仿真系统 并对以上几个关键问题进行了讨论