分布式交互仿真
dis参数
dis参数Dis（Distributed Interactive Simulation，分布式交互式仿真）是一种用于模拟和仿真的技术和系统。
它可以模拟多个实体之间的交互和通信，并在分布式系统中进行协同工作。
Dis技术在各个领域都有广泛的应用，包括军事、航空航天、交通、能源等。
Dis技术的核心在于分布式系统的建立和管理。
分布式系统是由多个独立的计算机节点组成的网络，这些节点可以分布在不同的地理位置上。
通过网络通信和协同工作，这些节点可以实现分布式计算和仿真。
Dis技术可以将多个节点连接起来，使它们可以共同运行一个仿真模型，并进行实时的交互和通信。
Dis技术可以模拟和仿真各种实体之间的交互和通信。
这些实体可以是人、物、车辆、飞机等。
在军事领域，Dis技术可以模拟战场上的各种作战单位之间的交互和通信，包括指挥官、士兵、战车、飞机等。
在航空航天领域，Dis技术可以模拟飞机和地面控制中心之间的通信和协同工作。
在交通领域，Dis技术可以模拟车辆之间的交通流和交通规则的执行。
Dis技术还可以实现分布式虚拟现实（Distributed Virtual Reality，DVR）。
通过将多个虚拟现实设备连接到分布式系统中，用户可以在不同的地理位置上共享同一个虚拟环境。
这样，用户可以在不同的地方共同参与一个虚拟体验，而不需要身临其境。
在Dis技术中，数据的同步和共享是一个重要的问题。
由于分布式系统的特性，不同节点上的数据可能会有延迟和不一致性。
为了解决这个问题，Dis技术采用了各种同步和通信机制。
例如，时间同步机制可以确保各个节点上的仿真模型按照相同的时间步进进行更新。
消息传递机制可以实现节点之间的数据传输和交互。
这些机制可以保证分布式系统的协同工作和一致性。
总结起来，Dis技术是一种用于模拟和仿真的技术和系统，它可以模拟多个实体之间的交互和通信，并在分布式系统中进行协同工作。
Dis技术在军事、航空航天、交通、能源等领域都有广泛的应用。
LVC联合仿真系统中关键技术研究
LVC联合仿真系统中关键技术研究摘要：本文围绕LVC联合仿真系统中需要解决的重用和互操作问题进行展开。
通过桥接器和软总线实现仿真模型的重用，通过软总线进行时间推进解决时间一致性问题。
关键词：软总线；重用；互操作；时间推进Research On Key Technology of LVC Simulation SystemCao Xiaoyang，Zhang Bangliang，Chen Kexing（Nanjing Research Institute of Simulation and Technology，Nanjing 210016,China）Abstract:The paper focuses on reuse and interoperation problems in LVC co-simulation system.The bridge and soft bus are used to realizethe reuse of simulation model,and the time consistency problem issolved through the soft bus.Keywords:soft bus；interoperability；reusability；time advance1引言LVC联合仿真是指将真实、虚拟和构建资源联合起来进行的仿真试验。
联合仿真主要解决大规模复杂系统仿真、降低研制费用、缩短研制周期、提高仿真置信度、降低运维难度及成本等问题。
解决上述问题的思路都集中在重用与互操作上，因此研究LVC联合仿真仿真的主要工作是发展和确保仿真中的各种重用和互操作技术。
2分布式仿真LVC联合仿真系统涉及真实、虚拟、构建资源模型之间的数据协同，技术体制众多。
下面介绍几种比较典型的分布式仿真技术。
仿真网络（Simulation Networking，SIMNET）是上个世纪80年代由美国国防部高级研究计划局制定的一项计划，旨在将各类仿真器连接到同一网络，组成一个数据共享的仿真环境。
分布式交互仿真
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。
HLA仿真
Stamp) LBTSi=min(Tj+Lookaheadj)
Lookahead FederateA (Regulating)
TSO Event
Current Logical Time FederateB (Constrained)
Federate Time Axis
Federate Time Axis LBTS
Subscribe Object Class Publish Interaction Class
功能简介 公布对象类
订购对象类 公布交互类
Subscribe Interaction Class …
订购交互类 …
对象管理
对象管理的主要内容
对象管理的基本概念 对象管理服务
对象管理的主要内容
HLA的基本思想
一直以来，建模与仿真领域存在这样的问 题：绝大多数仿真器的应用实现较为独立，仿 真器之间的互操作性和重用性差。而HLA就是 为了解决这个问题而提出的。 HLA是分布式交互仿真的高层体系结构， 它定义了联邦和联邦成员构建、描述和交互的 基本准则和方法，提供了一种通用的仿真技术 框架，从而便于联邦成员的集成，最终实现它 们之间的互操作性和重用性。HLA的一系列规 则已成为IEEE M&S的正式标准。
消息传递机制
消息传输方式： 可靠(reliable) 快速(best effort) 消息传递顺序： 接收顺序(Receive Order , RO) 时戳顺序(Time Stamp Order , TSO)
时间推进机制
时间受限成员
时间控制成员 时间前瞻量(Lookahead)
时戳下限值LBTS(Lower Bound Time
基于 的 分布式交互仿真设计
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
通用黑板技术在大型分布式仿真系统中的应用
160 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering数据库技术• Data Base Technique【关键词】通用黑板 分布式 仿真系统分布式交互仿真要求通过采用协调一致的结构，统一的数据标准、协议、数据库，以及局域网或广域网技术，将分散配制的各类仿真器、仿真管理及应用程序进行互联，建立一个无缝的虚拟环境。
每个分布的仿真器对应于仿真虚拟环境中的一个或多个实体。
这就需要一个“数据软总线”，将各类应用挂接在这个数据软总线上，实现数据和信息的实时传输和共享。
挂接在数据软总线上的应用程序必须要有统一的数据交换协议和必要的数据结构。
近些年来出现了基于内存共享的通用黑板GBB （Generic Black-Board ）技术，与传统技术架构相比，GBB 在信息共享、协同计算、分布控制等方面性能优异，在业务构造、模型开发、系统集成等方面也有不俗表现，为解决信息实时共享难、业务协同难等问题，提供了一种新的思路方案。
1 通用黑板概念GBB 在20世纪80年代在人工智能研究中提出，最早是用于开发基于黑板结构的专家系统。
基于Common Lisp 和CLOS 的扩展，能为用户提供一个开放式的扩展结构，已在过程控制、设计规划、工作流协同等方面得到应用。
随着技术的不断发展，通用黑板中的核心黑板数据机构在功能和性能上也有了很大的提升。
由于其高效便捷的分布式数据快速共享特点，可以广泛应用于异地分布式、异构信息系统集成，解决海量业务信息的高速共享、快速处理问题。
GBB 是一个通用的数据仓库。
在仿真应用时，它包含了整个仿真执行过程的应用数据，采用共享内存空间机制，使得所有Agent 能够在任何时间访问该数据。
通用黑板技术在大型分布式仿真系统中的应用文/卫翔 邵作浩GBB 内存分配采用内存换性能的策略（即“以空间换时间”），在系统运行前按本地黑板所需最大的数据量提前分配内存空间，系统运行期间，黑板不再进行内存分配与释放。
分布式虚拟现实交互仿真系统研究
虚拟现实应用：包括游戏、教育、医疗、建筑等领域
虚拟现实技术：通过头戴式显示器、 手套等设备，实现用户与虚拟环境 的交互
传感器技术：通过传感器，如摄像 头、麦克风等，实现用户与虚拟环 境的交互
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网络通信技术：通过互联网或局域 网，实现多个用户之间的实时交互
技术特点：高实时性、高交互性、高逼真度。
构成：分布式虚拟现实交互仿真系统由多个节点组成，每个节点负责处理一部分计算任务。
原理：分布式虚拟现实交互仿真系统通过将计算任务分配到不同的节点上，实现资源的合理 分配和利用。
通信：节点之间通过通信网络进行数据交换，实现信息的实时传递。
同步：分布式虚拟现实交互仿真系统需要保证各个节点之间的同步，以避免出现不一致的情 况。
博物馆：展示文物、艺术品，提供虚拟参观体验 科技馆：展示科技产品、科技成果，提供互动体验 企业展厅：展示企业产品、企业文化，提供在线参观体验 教育机构：展示教学资源、教学成果，提供远程教学体验
技术原理：通过分 布式计算和网络通 信实现多个仿真节 点之间的协同工作
应用场景：军事训 练、应急救援、城 市规划等领域
关键技术：分布式 仿真引擎、网络通 信协议、数据同步 技术等
发展趋势：智能化 、实时化、高保真 化、大规模化等
虚拟现实技术：通过计算机技术生成三维空间，让用户沉浸在 虚拟环境中
头戴式显示器：提供沉浸式体验，让用户感觉身临其境
动作捕捉技术：通过传感器捕捉用户的动作，实现与虚拟环境 的交互
网络通信技术：实现多个用户之间的实时交互和协作
护和维修
培训教育：利 用虚拟现实技 术进行员工培
分布交互式仿真的发展历程和趋势
分布交互式仿真的发展历程和趋势摘要:21世纪信息时代,武器装备、作战方式和手段与以往相比都发生了日新月异的变化。
利用系统分析方法和建模与仿真技术,建立装备应用研究实验室,评估武器装备作战效能,研究和演示验证装备作战使用,优化武器装备使用方案,探索新的作战思想和方法,已成为各国装备发展与应用的必然趋势。
关键词:分布式交互仿真发展趋势1 总体发展历程分布式交互式仿真的发展历程[1～2]如图1所示。
HLA框架已成为分布式交互仿真的主流技术,但随着互联网Internet、Web/Web Service、网格计算(Grid computing)等网络技术的发展,其应用模式和技术内涵得到不断的丰富和扩展。
2 发展中遇到的问题随着Agent理论的逐渐成熟、Agent开发平台的逐渐应用于实际的开发,Agent技术在作战仿真的应用领域也逐渐展开,在国外已成功的应用于一些大型复杂的作战仿真系统,在国内,很多科研院所对Agent应用于作战仿真的理论进行了比较深入的研究,并开发了一些面向Agent的仿真平台,但还没有成熟的大型的面向Agent的作战仿真系统,尤其是Agent应用于装备作战仿真,在理论、建模和软件技术等方面都有很多问题亟待解决。
(1)作战Agent微观理论还有待创新和完善。
经典的BDI模型和VSK模型应用于装备作战仿真存在诸多的问题:传统Agent模型没有显式的描述作战Agent的命令特性,因而无法体现作战主体上下级的强制性和等级特性。
BDM模型采用命令所承载的内容“任务”代替传统模型的意图,体现了作战Agent的强制性,但是,使得作战Agent自身的自治性弱化甚至丧失。
半自治作战Agent体现了作战主体强制性和自治性相结合的特点,但现在还没有一套完整严谨的模型体系对其进行描述。
因此,如何结合传统Agent的微观模型,建立一个作战Agent 微观模型体系,既体现作战主体的强制性又体现其自治性,是Agent技术应用于装备作战仿真的理论基础。
高层体系结构_HLA总结
HLA分布式仿真作为系统仿真的一个重要分支，经过SIMNET、DIS、ALSP等阶段，目前已发展到以高层体系结构HLA(High Level Architecture)为核心的一系列技术。
HLA的提出和发展集中体现了现代仿真应用的这些特点和发展规律。
HLA是将仿真功能与通用的支撑系统相分离的一种体系结构，具有开放性、灵活性和适应性。
它同时支持对不同仿真应用的重用，支持用户分布、协同地开发复杂仿真应用系统，并最终降低新应用系统的开发成本和时间。
HLA主要考虑在联邦成员的基础上如何进行联邦集成，即如何设计联邦成员间的交互以达到仿真的目的，它不考虑如何由对象构建成员，而是在假设已有成员的情况下考虑如何构建联邦，这也是把它称为“高级体系结构”的一个重要原因。
HLA的基本思想就是采用面向对象的方法来设计、开发和实现仿真系统的对象模型OM(Object Model)，以获得仿真联邦的高层次的互操作和重用。
在HLA中，互操作定义为一个成员能向其他成员提供服务和接受其他成员的服务。
HLA本身并不能完全实现互操作，但它定义了实现联邦成员之间互操作的体系结构和机制。
除了方便成员间的互操作外，HLA还向联邦成员提供灵活的仿真框架。
作为一个开放的、支持面向对象的体系结构，HLA最显著的特点就是通过提供通用的、相对独立的支撑服务程序（RTI），将应用层同底层支撑环境分离，即将仿真功能实现、仿真运行管理和底层通信传输三者分开，使仿真工作者只要集中于仿真功能的开发，而不必再涉及有关网络通信和仿真管理等方面的实现细节。
同时，HLA可实现应用系统的即插即用，易于新的仿真系统的集成和管理，并能根据不同的用户需求和不同的应用目的，实现联邦的快速组合和重新配置，保证联邦范围内的互操作和重用。
1. HLA的组成1.1 HLA基本概念在HLA中，将用于实现某一特定仿真目的的分布仿真系统称为联邦(Federation)，它是由若干相互交互的仿真对象模型SOM(Simulation Object Model)、一个共同的联邦对象模型FOM(Federation Object Model)[前两者统称对象模型模板OMT(Object Model Templet)]和运行支撑框架RTI(Runtime Infrastructure)构成的集合。
分布交互仿真
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。
分布式交互仿真中的网络安全平台的设计与实现
发展之势 。尤其军事应 用的环境 中 ． 如何 确保 网络 系统 的安
全已经成为急需解决的问题 。为此 ， 针对军用仿真领域 ， 我们 提出了仿真安全平台的解决方案 。
２
１ ）联邦成员中的非法 代码 （ 如木 马程序 ） 将数据 不经过 ＲＩ Ｔ 代理而直接发送给其他 的联邦成员。 ２ ）一个联邦成员与 Ｒ Ｉ Ｔ 交互 的数 据被其 他的联 邦成 员
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９ ２
问身 控制管理 ， 能实 现对敏感数 据的过滤功 能。 匀 也
计 算机应 用
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网络接 １部分完成实 际的数据接 收和 发送 ， 成诸如计 ２ １ 完
算校验 和（ ｈｃｓｍ）舔加前导码 （ｒａ ｂ ） Ｃ ｅｋｕ 、 Ｐｅｍ ｌ 以太帧起 始界定 ｅ 符（ Ｄ 等帧头形 成有 效的网络数据 帧 、 据的串行化发 送 ： Ｓ ） Ｔ 数 接收数据 ， 检验数据帧 的有效 陛、 行地址 匹配， 进 最后把 台｛ 击
、
的数据帧 内容通过中断通知前端处理器接收。
对于采用 其它工业 总线 的工作 站或服务 器， 我们开 发 了 与设备无关 的安全网络节点 这些网络安全设备均有 一个共 同特点 ： 均有一个 Ｃ Ｕ． Ｐ 数据的加 密／ 密 、 解 封装和过滤以及传 输都 由谤 Ｃ Ｕ来 完成 它具有如下优点 ：）应用无关性 其 Ｐ １ 与高层 应用无关 ， 网络用户透明 ， 户感觉 不到它的存 在 ｝ 对 用 ２ 协议无 关性 。主机上运行的所有协议标准它均 支持 ；）可 ） ３ 扩展性 。设备 中运行的加密／ 密算 法可根据用 户的需要 方 解 便地进行更挠 ， 也可 根据用 户的需求增 加新 的功能 ； ）提 ４ 高主机 的性能 ；不会给主机带来 了额外 的开 销 ， 影响 主机 的 性能 ， 相反它能对 网络 中流经 主机 的数据根据用户 定 义的规
新一代分布交互仿真体系HLA
姚益平，国防科技大学计抹机学院仿真技术 研究窄 付主任．副研究员，硕 十 攻研究方向：分布式仿真技术、虚拟现实、软件 １ ．卞 ． 程．
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种特定的仿真目的而组织到一起，并且能够彼此进行交互 作用的仿真系统、支撑软件和其它相关的部件就构成了一 个联盟 （ｅｅ ｔｎ ：每一个参与到联盟中的应用系统被 Ｆｄｒｉ ） ａｏ 称为联盟成员 （ｅｅ ｔ） Ｈ Ａ 的联盟构成的逻辑表示 Ｆｄｒｅ， ａ Ｌ
开放性体系结构。 系结构。 每个仿真成员负贵将自身的 只将对象属性的交化传抽给 实休状态更折传．蛤其他每 Ｋ ，由ｘ７ ｎ １ 很据仿真跪要 个仿直成员。 传．蛤其 他成员。 无论是否需要，所有的状态 属性更析仅仅传递给舀要这 更新被传．哈所有的仿真成 些信息的仿宾成员。
Ｈ Ａ接口规范规定了运行时间支排结构 （ ｎ）的 Ｌ Ｒ 标准服务调用。
与ＤＳ ：但．性的更 Ｉ同 断先
传给 Ｋ ｎ，再由Ｋ７ １很拐袱
约信息传抽效据．
Ｒ Ｉ ｕＴ ｅ ａｒ ｔｅ ｍ Ｉｒｔｃ ｒ是 Ｈ Ａ框架的核心，它 Ｔ（ ｎｉ ｎ ｓｕ ｕ ） Ｌ Ｒ ｆ 实现了 接口规范中定义的服务，其目 的是将仿真应用和底 层通信等基本功能相分离。由 Ｒ 提供对底层通信等基 ｎ 本功能的支持，即在同一联盟执行过程中，所有的联盟成 员按照 Ｈ Ａ接口规范说明要求同Ｒ Ｌ ｎ进行数据交换，实 现成员之间的互操作。Ｒ Ｉ Ｔ 提供的功能对于联盟成员是透 明的。联盟成员不必涉及网络编程，因而可将精力放在应 用领域和有关的仿真开发上。同时遵循共同的 Ｒ 接口 ｎ 的仿真应用可以灵活地组成功能各异的联盟，有利于构件 的重用以满足不同需要。Ｒ 相当于一个分布式操作系 ｎ 统，它为多种类型的仿真间的交互提供了一组通用服务， 这些服务主要包括联盟管理 （Ｍ） Ｆ 、声明管理 （ Ｍ） Ｄ ， 对象管理 （ Ｍ） 所有权管理 （ＷＭ） 时间管理 （Ｍ） Ｏ 、 Ｏ 、 Ｔ ． 数据分布管理 （ Ｄ Ｄ Ｍ）六个方面。
分布式交互仿真技术
FOM是一个联邦的共同词汇表，它描述联邦成员向联邦中其它
成员展示的对象和交互。
规则 2 ：在联邦中，所有和仿真有关的对象实例的描述应该在联邦成员中， 而不在RTI中。 因此RTI服务对仿真互操作是通用的服务，RTI不用修改就可以应用于各种 不同的仿真应用领域。 这条规则也说明RTI不保存联邦和联邦成员状态，任何RTI的实现只保存和
这条规则确认了接口规范在 HLA中的位置。这使联邦成员与不同的 RTI软件的特
殊性隔离开，使得一个RTI的实现能被另一个RTI的实现成功地替换。
规则5. 在联邦执行过程中，在任何一个时刻，一个实例属性将最多只能由一个 联邦成员拥有。
谁拥有一个实例的属性谁就负责更新它，如果联邦成员不拥有实例属性，其任何
3）接口规范。定义联邦成员与联邦中其他成员进行信息交互
的方式，即RTI的服务。其定义了RTI的六大管理功能。
对象模型模板
HLA是一个开放的体系结构, 其主要目的是促进仿真系统 间的互操作性、提高仿真系统及部件的重用能力。为了 达到这两目标, HLA要求采用对象模型来描述联邦及联邦 中的每一个联邦成员。该对象模型描述了联邦在运行过 程中需要交换的各种数据及相关信息。 HLA 规定必须用 一种统一的表格———对象模型模板OMT来规范对象模 型的描述,如下页图表所示：
它服务有关的状态，当它需要实例的属性值和参数时，它总是依赖联邦成 员来提供。
HLA规则
联邦规则
规则3：在联邦执行过程中，在联邦成员间所有FOM数据的交换应该通过 RTI来实现。 它保证了仿真组件能互操作和可重用，RTI不能被联邦成员绕过，这样所 有联邦成员的交换都是可重用的。
分布式交互虚拟仿真飞行训练平台的设计与实现
缺乏对 通 用 性 平 台 的研 究 。开 发 人 员 开 发 任 何 一 装备 的仿 真 训 练 系 统 都 需 要 进 行 基 础 性 技 术 的研
究与设 计 ， 视 景 技 术 、 互 技 术 、 统 实 时 性 技 如 交 系 术 ， 样会 造成 大量 的人 力 资 源 的 浪 费 。正是 在 此 这 需 求下 ， 文基 于 Ｃ Ｍ 和 Ｐ Ｕ Ｉ 术设计 并 实现 本 Ｏ Ｌ Ｇ Ｎ技 了一种 分 布式虚 拟仿 真 飞 行 训 练 通用 平 台 ， 过 综 通
训练。
然 而 ， 多是 针对 具 体 案 例 、 体设 备 的研 发 ， 大 具
２１ ０ ０年 ２月 １日收到
原则 主要 完 成 虚 拟 环 境 的 建 立 与 显 示 。因 此 主 要 包括 三个部 分 ： 景 和 虚 拟 仪 表 组 件 、 据 池 Ｐ Ｕ 视 数 Ｌ— Ｇ Ｎ、Ｏ Ｋ Ｔ组 件 。人机 交互 界 面通过 菜单 和 快捷 Ｉ ＳＣＥ
和 中小 型 飞 行 训 练器 的 快 速 开 发 。
关键词
分布式
ＨＬ Ａ
实时交互
Ｃ Ｍ 组件 Ｏ
Ａ
Ｐ Ｕ Ｉ Ｌ ＧＮ
中图法分类号
Ｔ ３ １ ９； Ｐ９ ．
文献标志码
２ ０世 纪 ９ ０年 代 以来 ， 系统 仿 真 技 术 和 虚拟 以 现实技 术为 特征 的虚 拟 仿 真训 练 渐 露 头 角 ， 具有 它 安全 、 可控 、 受 环 境 限制 、 成 本 和 高 效 率 等 特 不 低 点 ｌ 。特 别是 由 于 当前 武 器 装 备 日趋 复 杂 和 兵 器 １ Ｊ 采 办 费用 的不断提 高 ， 界 各 国均 将 虚 拟 仿 真训 练 世 视为必 不可 少 、 经 济 有 效 的军 事 训 练手 段 。 国 内 且
分分布交仿真
1、分布交互仿真系统体系结构研究与设计
分布交互仿真系统的面向对象特性 分布交互仿真系统体系结构的概念 分布交互仿真典型应用系统的体系结构 分布交互仿真系统体系结构的特点 分布交互仿真系统体系结构设计
l 对远程结点仿真实体的某个属性，在上一次收到的该实体同一属 性的值的基础上，采用DR模型进行外推，在收到下一次该实体状态 的更新值后，再对给实体属性的DR模型进行更新
— DR算法公式：
l 一阶、二阶、三阶；定步长和变步长
l 阈值，阶数
时空一致性问题的解决方案——外推算法
分交互仿真系统体系结构的概念
体系结构的分类
— 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）
— 数据体系结构：解释网络上流通的数据内容（协议、标准） — 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）
体系结构的发展
— SIMNET、DIS——互操作性——协议标准：缺乏可重用性、可伸缩 性
xt ytzt
导弹弹体
6
系
X t ,Yt , Z t
直角
x to y to z to
t ( x ), t ( z ), t ( y )
地面 系
X 向前 Y 向上 Z 向右
7
, ,h
经纬系 Geodetic
, ,h
极坐标
地形系
X g ,Y g , Z g
8
xg yg zg
Topograph
ic
时空一致性问题（1）
时空一致性定义
分布式交互仿真协议书范本
分布式交互仿真协议书范本甲方（仿真服务提供方）：_____________________地址：___________________________________法定代表人：_____________________________联系方式：______________________________乙方（仿真服务使用方）：_____________________地址：___________________________________法定代表人：_____________________________联系方式：______________________________鉴于甲方是一家专注于提供分布式交互仿真服务的公司，拥有先进的仿真技术和丰富的实践经验；乙方为一家需要利用仿真技术进行产品测试、培训或其他相关业务的公司。
现甲乙双方本着平等互利、诚实信用的原则，就乙方使用甲方提供的分布式交互仿真服务达成如下协议：第一条服务内容1.1 甲方同意根据本协议的条款和条件，向乙方提供分布式交互仿真服务（以下简称“仿真服务”），包括但不限于仿真环境搭建、仿真模型开发、仿真数据管理等。
1.2 乙方同意按照本协议的约定，接受并使用甲方提供的仿真服务。
第二条服务期限2.1 本协议自双方签字盖章之日起生效，有效期至____年____月____日止。
2.2 如双方同意续签，应至少在协议到期前____天书面通知对方，并签订新的协议。
第三条服务费用及支付方式3.1 乙方应按照本协议附件一《服务费用明细表》所列的费用标准向甲方支付仿真服务费用。
3.2 乙方应在本协议生效后____天内支付首期费用，后续费用按照附件一的约定支付。
3.3 乙方应将费用支付至甲方指定的银行账户，甲方收到款项后应向乙方出具正式发票。
第四条甲方的权利和义务4.1 甲方应保证所提供的仿真服务符合国家相关法律法规的要求，并保证服务质量。
4.2 甲方应按照乙方的需求，及时提供技术支持和咨询服务。
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1分布式交互仿真系统DIS的概念分布式交互仿真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地域上分散的、人在回路中的仿真设备和仿真系统有机地联为一个整体,形成一个人可以参与交互作用的、时空一致的、共用的综合仿真环境。
该技术允许为了各自目的而设计的系统、不同时期的技术、不同供应商的产品、不同的服务平台联接在一起,并且允许它们在综合战场环境下进行互操作。
分布式交互仿真包含以下三层含义: 分布(Distributed)———多个仿真器或仿真系统在地理位置上分散,但通过一个通用通信体系结构互相联接在一起。
交互(Interactive)———各个仿真器或仿真系统之间能够通过数据交换模拟实体在实际活动中的互相作用。
仿真(Simulation)———用计算机程序和数据尽可能逼真地描述现实世界中的各种活动和事件,这里主要指对作战行动的仿真。
分布交互仿真技术与以往仿真技术的不同之处在于: ①在体系结构上,由过去集中式、封闭式发展到分布式、开放式和交互式,构成可互操作、可移植、可伸缩及强交互的分布仿真体系结构。
②在功能上,由原来的单个武器平台的性能仿真发展到复杂作战环境下以多武器平台为基础的体系与体系对抗仿真。
③在手段上,从单一的结构仿真、真实仿真和虚拟仿真发展成为集上述多种仿真为一体的综合仿真。
④在效果上,由人只能从系统外部观察仿真的结果或直接参与实际物理系统的联试,发展到人能进入系统内部,与系统进行交互作用,并取得身临其境的感受。
3分布式交互仿真的类型军事仿真就其仿真逼真度可分为三种类型: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,在尽可能真实的作战环境中进行实战演习。
②虚拟仿真———由实际战斗人员操作仿真的武器系统进行的作战仿真。
典型的例子是仿真器联网SIMNET。
③结构仿真———由仿真的人操作仿真的武器系统进行的仿真。
如作战模型。
以上三种仿真的结合及和与之相关的作战C4I系统达到无缝一体化,称之为无缝隙仿真。
它能给局中人和自动化部队在三种仿真范围内,提供一种相互作用的能力。
分布式交互仿真就是要实现这样的目标。
分布式交互仿真就应用角度可分为以下三种类型:1)平台级分布式交互仿真。
平台级分布式交互仿真主要用来连接武器装备训练，仿真器,构成一个综合战场环境,用于分队级多个训练仿真器间的联合训练。
2)聚合级仿真协议ALSP。
聚合级仿真协议ALSP主要用来联接聚合仿真系统,是使各仿真系统间能够进行互操作的软件协议,它被广泛用于支持美军来联接分析和训练系统。
3)高级体系结构HLA[1][3][4][10][11][12]。
HLA主要用来联接多个地点上不同的类型的仿真系统,来为高度交互活动的仿真创造一个逼真的、复杂的、虚拟世界。
该技术允许为了各自目的而设计的系统、不同时期的技术、不同供应商的产品、不同的服务平台联接在一起,并且允许它们在综合战场环境下进行互操作。
HLA代表分布交互仿真的下一代技术。
HLA由三个部分组成:HLA规则(the HLA Rules),HLA接口规范(the HLA Interface Specifi-cation),HLA对象模板(the ObjectModel Template)。
3基于HLA RTI的分布式交互仿真技术及其应用HLA体系规范主要包括三部分:1)规则。
保证联邦中仿真应用间按正确的方式进行交互,描述各联邦成员的责任及它们与RTI的关系。
提供了十条规则,分别对联邦和联邦成员作了规定。
2)对象模型模板。
定义HLA对象模型信息的通用方法,提供一种标准格式的HLA对象模型模板,以促进模型的互操作性和资源的可重用性。
3)接口规范说明。
定义联邦成员与联邦中其他成员进行信息交互的方式,即RTI的服务。
其定义了RTI的六大管理功能。
HLA RTI采用对称的体系结构,即在整个系统中,所有的应用程序都通过一个标准的接口形式发生交互,并共享服务和资源,是实现互操作的基础。
在该结构中,RTI是联邦执行的核心,其功能类似于分布式操作系统,为联邦成员提供运行时间所需的服务。
集中式分布的RTI结构采用中央RTI主机的方式,即每个仿真应用(即联邦成员)主机中都驻留有RTI接口程序,而中央RTI软件驻留在单独的一台机器中,每个联邦成员通过本结点驻留的RTI接口程序与中央RTI进行通讯,因此所有的仿真子系统都通过RTI进行通讯,使得通讯更加有序,具有较好的规模扩展性,并有利于降低网络流量,减轻网络负载。
此外该种结构把通讯层和仿真应用层分离开来,由RTI负责网络通讯和对联邦成员的协调管理,这样就可以集中精力于仿真应用层的设计开发,减小开发难度,提高开发效率。
3.2RTI的逻辑结构根据接口规范和联邦执行过程,RTI在联邦执行中的逻辑结构如下图所示RTI由RTI全局执行进程RtiExec、联邦执行进程FedExec和LibRTI库组成。
RtiExec 是一个全局进程,主要功能是管理联邦执行的创建和析构,即FedExec进程的创建和析构,每个联邦成员通过与RtiExec通讯来进行初始化,加入到相应的联邦执行中。
FedEx-ec管理一个与其一一对应的联邦仿真过程,管理联邦成员的加入和退出,为联邦成员间的数据通讯和协调运行提供支持。
LibRTI是一个C+ +库,给联邦的开发者提供HLA接口规范中定义的服务。
联邦成员使用LibRTI库来调用RTI服务,该成员与其它成员的信息交互就是通过调用LibRTI 库的成员函数来实现的。
在LibRTI库中有两个重要的类,RTIambas-sador类和FederateAmbassador类。
联邦成员中的Li-bRTI部分一般称为LRC(Local RTI Component)。
联邦成员通过调用RTI的标准服务RTIambassador完成加入联邦、设置时间管理方式、发布和预定FED文件中定义的对象类和交互类等工作。
同时,RTI又通过回调FederateAmbassador 接收该联邦成员预定的对象类数据。
3.3基于HLA RTI的分布式交互仿真应用系统的开发借助高级开发工具可以大大加快仿真应用系统的开发过程。
目前已有几种商业化的HLA RTI应用开发工具,这些仿真平台软件符合HLA接口规范,以HLA联邦开发与执行的标准过程为依据,采用方便、直观的可视化形式帮助开发者完成系统设计、开发与集成测试等工作。
以AEgis公司的LabWorks和Pitch公司的pRTI为例说明利用工具开发HLA RTI 应用系统的方法。
LabWorks包括四个功能模块,各模块可完成FEDEP各开发阶段的功能。
pRTI实现了HLA 接口规范中规定的所有服务,具有与平台无关、即插即用、完全线程化和C+ +绑定的良好特性,作为系统级支持构件,pRTI与LabWorks兼容。
与已有的实体建模和视景工具软件相结合,利用LabWorks和pRTI设计、开发HLA RTI 应用系统主要完成以下工作:1)定义联邦目标。
根据系统需求和可用资源,给出对系统需求初始的文档化描述。
2)开发联邦概念模型。
完成“联邦想定”并形成文档,以“联邦想定”开发的结果作为输入,开发联邦有关的“真实世界”的仿真模型,在概念层次上以“仿真对象”和“交互”描述功能。
3)设计联邦。
根据“联邦想定”、联邦概念模型和系统需求,确定联邦成员的构成,各联邦成员的对象信息和交互信息,制定出联邦开发计划。
4)开发联邦。
利用前期设计结果,在LabWorks环境中开发HLA对象模型。
5)集成和测试联邦。
完成联邦的所有开发工作,并进行测试。
4分布式交互仿真的关键技术分布式交互仿真是仿真技术与网络技术的结合。
仿真技术主要是开展仿真互联、仿真信息技术、仿真表示和仿真接口等方面的工作;网络技术包括网络结构、实时性和安全保密性等。
1)HLA技术。
HLA的目的是使参加仿真的系统具有互操作性和重用性,互操作性和重用性是促进建模与仿真发展的两个主要因素。
互操作性能使多个潜在的分布式参与者使用共同的建模与仿真环境,它能建立大规模作战演习模型,并能将作战与采购置于共同环境中,进行更加密切地相互作用;重用能使建模与仿真组件由多方使用,避免重复开发。
为了使建模与仿真的研制工作行之有效,就要求有一个通用的技术框架,以利于互操作性和重用性。
这个通用的技术框架就包括高层体系结构HLA。
(2)建模技术。
分布式交互仿真开发者的核心任务是利用建模实现仿真。
DIS建模更为特殊和复杂,因为在DIS中既有数学模型又有物理模型或半实物模型;既有定量模型又有定性模型或经验模型。
对含有人的节点,还要有人智能行为的模型。
要进行分布式交互仿真,如此众多模型的概念必须一致,信息必须相容,而且不同层次的模型应具有不同的集结度和分辨率。
目前,单一模型不可能满足国防部真实世界的运作要求,所以首先要确定一些较大的领域,为每项任务建立一个概念模型,最后将多个概念模型拼成单一框架。
这些概念模型能连贯地、互操作地和权威地表示环境、系统和人的行为。
( 3)计算机生成兵力CGF技术。
计算机生成兵力又称半自动兵力SAF,它能在用户的设置下,既能生成敌军,又能生成友军;能够在仿真需求的限定范围中表征仿真实体的行为特征。
该项技术的应用,可以在达到同样效果的同时,减少仿真中的仿真设备数量,缩小仿真规模。
(4)校验、验证和确认技术VV&A。
模型和数据都需要校核、验证和确认。
校核是确定模型能否准确表示开发者概念描述与系统所要求性能的过程;验证是从模型的应用角度,确定模型表示真实世界的准确程度;确认是在完成校核和验证之后,正式确定模型是否能为具体应用所接受的过程。
仿真实体和综合环境作为一个整体,必须经过严格的试验和评估,才能保证它们根据用户的要求产生逼真的结果,此种实验评估统称为校验、验证和确认VV&A。
(5)网络技术。
网络是实现分布式交互仿真最基本、最重要的基础设施,各类仿真实体通过网络进行交互作用。
网络技术包括网络结构、实体之间交换信息的单位、实时性和安全保密性等方面的技术。
分布交互仿真中各种武器平台对实时性的要求不同,时间延迟对仿真的逼真度有很大的影响,因此,DIS的实时性成为突出的问题。
(6)战场环境生成技术。
环境生成技术也叫环境仿真技术,目标是建立一个地形、环境数据库,提供通用的、权威性、类似于真实战场的环境表示,并且具有适当的分辨率、保真度和用户友好性,可应用在各种建模和仿真中。
只有借助关于地形、海洋、空中、空间、大气、电磁和其它环境的表示,仿真才能在作战、训练、试验和鉴定、研究与发展以及采购方面应用,并且能保证必要的精确度和有效性。
(7)人机界面技术。
由于DIS要把处在不同地点、不同层次的用户及其相关的设备联系在一起交互地进行仿真,因此,友好的人机界面至关重要。