分布交互仿真
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• 仿真实体、仿真结点、仿真应用、仿
真管理计算机、仿真演练和仿真主机。
DIS中的几个基本概念及其相互 关系
仿真应用1
仿
真
仿真实体1
仿真实体n1
管 理
软
件
仿真主机1（仿真管理计算机）
DIS网络
仿真结点
仿真结点
网络交换设备1
仿真应用1
仿
真
仿真实体1
仿真实体nm
管 理
软
件
仿真主机n
仿真结点
仿真结点 网络交换设备k
•
HLA的研究使用阶段
DIS、ALSP、HLA的综合比较
DIS 平台级建模(已连续系
统为主)
虚拟仿真/实况仿真
ALSP 聚合级建模(以离散事
件系统为主)
构造仿真
HLA
平台级和聚合级建模 (包括连续系统和离散
事件系统)
虚拟仿真/构造仿真/实 况仿真
广播式通信/点对点通 信
广播式通信
一点对多点通信
数据通信PDU规范 (1278-1)
• 技术需求问题－－体系结构的开放性、系统的
可扩展性、子系统的互操作性、仿真组件的重 用性、模型表达的复杂性、时空和逻辑的一致 性、浸入式人机交互式仿真机制、融合多种模 式的时间管理机制、辅助建模工具的不充分性 和理论与方法研究相对于工程实践的滞后性
分布交互仿真的体系结构及通 信机制
DIS的几个基本概念
分布交互仿真的分类
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
从组成单元的性质来看，DIS系统划分为以下 三类仿真：
• 虚拟（Virtual）仿真 • 构造(Constructive)仿真 • 真实(Substantive/Live)仿真
分布交互仿真的特点
• 分布性（Distributed）－地域、任务、系统 • 交互性（Interactive）－人机交互和作战时的对
对交互操作的支持水平与训练时的设定严格一致。
分布交互仿真的发展
自从1983年，美国国防部高级研究计划局（DARPA） 和美国陆军共同制定的SIMNET研究计划启动以来， DIS技术走过了四个主要阶段：
•
SIMNET的研制阶段和使用阶段
•
DIS阶段
•
ALSP（Aggregate Level Simulation Protocol）阶段
系统仿真技术的优点
• 经济性 • 安全性 • 不受天候场地限制
分布交互仿真的产生
• 传统的单台仿真器解决了单个成员的训练
问题，但不能很好的满足协同、分队战术 等高级训练任务的需求。为了更好的满足 更高层次的需求，必须使仿真器从单台独 立运行模式向联网交互运行模式发展，正 是这种网络化需求产生了分布交互仿真 （distributed interactive simulation，简称 DIS）.
联邦成员、联邦、联邦执行、管里联邦成 员、运行时间框架（RTI）
HLA逻辑拓扑结构
仿真应用
仿真应用
仿真应用
运行时间框架（RTI）
仿真应用
仿真应用
仿真应用
HLA的体系结构特点
• 仿真应用之间不直接通信，所有网络通信
功能集中由RTI实现
• 仿真应用相RTI发出某种接口服务的功能调
用，RTI根据各个仿真应用的需求，调度系 统中的数据分布
• RTI先判断服务请求所要求的通信机制，最
后按照所要求的通信机制与相应的仿真应 用通信
HLA的体系结构特点
• 仿真应用之间不直接通信，所有网络通信
功能集中由RTI实现
• 仿真应用向RTI发出某种接口服务的功能调
用，RTI根据各个仿真应用的需求，调度系 统中的数据分布
• RTI先判断服务请求所要求的通信机制，最
后按照所要求的通信机制与相应的仿真应 用通信
RTI完全分布在各主机中
仿真主机
仿真应用
程序接口 驻留RTI程序
仿真应用
程序接口 驻留RTI程序
仿真主机
RTI
驻留RTI程序
程序接口
仿真主机
军事仿真技术面临的挑战
• 仿真对象的复杂性－－作战系统是一种复杂的
动态随机系统，规模大、结构复杂、分散化、 不确知性等等
• 军事需求问题－－未来的作战仿真必将广泛的
采用分布式仿真技术，它要求能够集成多个部 门开发的不同类型的仿真应用，能够实现“真 实仿真”、“虚拟仿真”、“构造仿真”的无 缝联结。
DIS逻辑拓扑结构
仿真wk.baidu.com用
仿真应用
仿真应用
仿真应用
仿真应用
仿真应用
DIS体系结构的特点
• 自治的仿真应用负责维护一个或多个仿真
实体的状态
• 用标准PDU传送数据 • 仿真应用负责发送仿真实体的状态和交互
信息
• 由接收仿真应用来感知事件或其它实体的
存在
• 用DR算法来减少网络中的通信负荷
HLA中的基本概念
分布交互仿真
• DIS就是在SIMNET(Simulation Network)的基础上
产生的。DIS是一种基于计算机及高速通信网络的 仿真训练系统，它将分散于不同地点、不同类型 的仿真设备或系统集成为一个整体，使之相对于 每个用户皆表现为一个逼真的浸入环境，并在此 环境下支持高度的交互式操作。
• 所谓“高度的交互式操作”，是指DIS的虚拟环境
规定联邦的数据交换， 在SOM和FOM中定义数
在接口控制文件中说明，
据通信格式
但没有标准格式
网络接口按IEEE1278-2
由AIS(ALSP
由RTI(Run-Time
标准
Infrastructure Software) Infrastructure)提供网
提供网络接口
络接口
实时仿真
守恒的时间管理模式 多种时间的管理模式
分布交互仿真概述
系统仿真技术的产生
• 20世纪80年代以来，随着世界范围内冷战
的结束，各国政府纷纷把投资重点转向经 济建设，大量消减军费开支；军事演习不 仅受政治环境的影响，同时还受到经济条 件的制约。因此，以某种有效的经济的方 式进行军事演习、训练与武器系统研制就 成为各国军方摆脱困境的途径。发展系统 仿真技术就是一种很好的方法。
抗交互
• 仿真性（Simulation） • 实时性（Real Time） • 集成性（Integration） • 没有中央计算机控制整个仿真演练 • 使用DR算法来减少通信负荷
分布交互仿真的关键技术
• 体系结构 • 信息交换标准 • DR机制 • 时钟同步技术 • 接口处理机制 • 计算机生成兵力（Computer Generate Forces） • VVA（Verification,Validation and Accreditation） • 仿真管理技术
真管理计算机、仿真演练和仿真主机。
DIS中的几个基本概念及其相互 关系
仿真应用1
仿
真
仿真实体1
仿真实体n1
管 理
软
件
仿真主机1（仿真管理计算机）
DIS网络
仿真结点
仿真结点
网络交换设备1
仿真应用1
仿
真
仿真实体1
仿真实体nm
管 理
软
件
仿真主机n
仿真结点
仿真结点 网络交换设备k
•
HLA的研究使用阶段
DIS、ALSP、HLA的综合比较
DIS 平台级建模(已连续系
统为主)
虚拟仿真/实况仿真
ALSP 聚合级建模(以离散事
件系统为主)
构造仿真
HLA
平台级和聚合级建模 (包括连续系统和离散
事件系统)
虚拟仿真/构造仿真/实 况仿真
广播式通信/点对点通 信
广播式通信
一点对多点通信
数据通信PDU规范 (1278-1)
• 技术需求问题－－体系结构的开放性、系统的
可扩展性、子系统的互操作性、仿真组件的重 用性、模型表达的复杂性、时空和逻辑的一致 性、浸入式人机交互式仿真机制、融合多种模 式的时间管理机制、辅助建模工具的不充分性 和理论与方法研究相对于工程实践的滞后性
分布交互仿真的体系结构及通 信机制
DIS的几个基本概念
分布交互仿真的分类
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
从组成单元的性质来看，DIS系统划分为以下 三类仿真：
• 虚拟（Virtual）仿真 • 构造(Constructive)仿真 • 真实(Substantive/Live)仿真
分布交互仿真的特点
• 分布性（Distributed）－地域、任务、系统 • 交互性（Interactive）－人机交互和作战时的对
对交互操作的支持水平与训练时的设定严格一致。
分布交互仿真的发展
自从1983年，美国国防部高级研究计划局（DARPA） 和美国陆军共同制定的SIMNET研究计划启动以来， DIS技术走过了四个主要阶段：
•
SIMNET的研制阶段和使用阶段
•
DIS阶段
•
ALSP（Aggregate Level Simulation Protocol）阶段
系统仿真技术的优点
• 经济性 • 安全性 • 不受天候场地限制
分布交互仿真的产生
• 传统的单台仿真器解决了单个成员的训练
问题，但不能很好的满足协同、分队战术 等高级训练任务的需求。为了更好的满足 更高层次的需求，必须使仿真器从单台独 立运行模式向联网交互运行模式发展，正 是这种网络化需求产生了分布交互仿真 （distributed interactive simulation，简称 DIS）.
联邦成员、联邦、联邦执行、管里联邦成 员、运行时间框架（RTI）
HLA逻辑拓扑结构
仿真应用
仿真应用
仿真应用
运行时间框架（RTI）
仿真应用
仿真应用
仿真应用
HLA的体系结构特点
• 仿真应用之间不直接通信，所有网络通信
功能集中由RTI实现
• 仿真应用相RTI发出某种接口服务的功能调
用，RTI根据各个仿真应用的需求，调度系 统中的数据分布
• RTI先判断服务请求所要求的通信机制，最
后按照所要求的通信机制与相应的仿真应 用通信
HLA的体系结构特点
• 仿真应用之间不直接通信，所有网络通信
功能集中由RTI实现
• 仿真应用向RTI发出某种接口服务的功能调
用，RTI根据各个仿真应用的需求，调度系 统中的数据分布
• RTI先判断服务请求所要求的通信机制，最
后按照所要求的通信机制与相应的仿真应 用通信
RTI完全分布在各主机中
仿真主机
仿真应用
程序接口 驻留RTI程序
仿真应用
程序接口 驻留RTI程序
仿真主机
RTI
驻留RTI程序
程序接口
仿真主机
军事仿真技术面临的挑战
• 仿真对象的复杂性－－作战系统是一种复杂的
动态随机系统，规模大、结构复杂、分散化、 不确知性等等
• 军事需求问题－－未来的作战仿真必将广泛的
采用分布式仿真技术，它要求能够集成多个部 门开发的不同类型的仿真应用，能够实现“真 实仿真”、“虚拟仿真”、“构造仿真”的无 缝联结。
DIS逻辑拓扑结构
仿真wk.baidu.com用
仿真应用
仿真应用
仿真应用
仿真应用
仿真应用
DIS体系结构的特点
• 自治的仿真应用负责维护一个或多个仿真
实体的状态
• 用标准PDU传送数据 • 仿真应用负责发送仿真实体的状态和交互
信息
• 由接收仿真应用来感知事件或其它实体的
存在
• 用DR算法来减少网络中的通信负荷
HLA中的基本概念
分布交互仿真
• DIS就是在SIMNET(Simulation Network)的基础上
产生的。DIS是一种基于计算机及高速通信网络的 仿真训练系统，它将分散于不同地点、不同类型 的仿真设备或系统集成为一个整体，使之相对于 每个用户皆表现为一个逼真的浸入环境，并在此 环境下支持高度的交互式操作。
• 所谓“高度的交互式操作”，是指DIS的虚拟环境
规定联邦的数据交换， 在SOM和FOM中定义数
在接口控制文件中说明，
据通信格式
但没有标准格式
网络接口按IEEE1278-2
由AIS(ALSP
由RTI(Run-Time
标准
Infrastructure Software) Infrastructure)提供网
提供网络接口
络接口
实时仿真
守恒的时间管理模式 多种时间的管理模式
分布交互仿真概述
系统仿真技术的产生
• 20世纪80年代以来，随着世界范围内冷战
的结束，各国政府纷纷把投资重点转向经 济建设，大量消减军费开支；军事演习不 仅受政治环境的影响，同时还受到经济条 件的制约。因此，以某种有效的经济的方 式进行军事演习、训练与武器系统研制就 成为各国军方摆脱困境的途径。发展系统 仿真技术就是一种很好的方法。
抗交互
• 仿真性（Simulation） • 实时性（Real Time） • 集成性（Integration） • 没有中央计算机控制整个仿真演练 • 使用DR算法来减少通信负荷
分布交互仿真的关键技术
• 体系结构 • 信息交换标准 • DR机制 • 时钟同步技术 • 接口处理机制 • 计算机生成兵力（Computer Generate Forces） • VVA（Verification,Validation and Accreditation） • 仿真管理技术