软件工程-计算机仿真-课件-分布交互仿真HLA
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分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（4）
第三阶段：在DIS发展的同时，DARPA发起了 一个聚合级分布式作战仿真的实验，提出了聚 合级仿真协议ALSP （Aggregate Level Simulation Protocol）。
– ALSP的目标是使现有的多个聚合级作战仿真应用 可以通过局域网或广域网相互交互。在概念上，每 个仿真控制其自身对象，并且共享有关其自身与其 他仿真的信息。
– 2000年9月，由IEEE计算机界的仿真互操作标准委 员会（SISC）发起的基于DMSO HLA定义1.3版本 进行讨论修改的IEEE M&S HLA 标准系列IEEE P1516、1516.1、1516.2/D5经IEEE标准协会（SA） 投票批准，已成为正式的IEEE标准。
– 美国国防部规定，2001年后所有国防部门的仿真必 须与HLA相兼容。
分布交互仿真
2.1 HLA的组成
规则(Rules):为了保证仿真系统（联邦）运 行过程中，各联邦成员之间能够正确交互。 接口规范(Interface Specification) :定义了在 联邦运行过程中，支持联邦成员之间互操作 的标准服务。 对象模型模板OMT(Object Model Template): 目的是使联邦成员之间用公共的、标准化的 格式进行数据交换。它包括联邦对象模型 (ＦＯＭ)、仿真对象模型(ＳＯＭ)和管理对 象模型(ＭＯＭ)。
时空一致性
– 必须保证仿真系统中的时间和空间，与现实 生活中的时间和空间保持一致。
开放性
– 各仿真实体可以方便地加入或者离开仿真系 统，这种动态变化不影响系统的运行。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（1）
1978年，美国一空军空军上尉J.A.Thorpe发表 了一篇文章《Future Views: Aircrew Training1980-2000》，提出了联网仿真的思想。 – 它在文章中首次系统地阐述了联网仿真技术
的功能要求，希望实现受训人员在分布虚拟 战场环境中分辨不出训练系统和真实系统。 1981年，Thorpe被调到美国国防部高级研究 计划局(DARPA：现在的ARPA，美国国防 部高级计划署)。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（2）
第一阶段：1983年，DARPA制定了一项 称为SIMNET（SIMulation NETworking） 的计划。
分布交互仿真
1.1 分布交互仿真的特点(1)
分布性
– 各个仿真节点在地理位置、功能和计算能力 上是分布的，需要用一个通用的通信体系连 接起来。
交互性
– 各个仿真实体之间具有交互能力，通过数据 交换，模拟真实实体间的相互作用。
分布交互仿真
1.1 分布交互仿真的特点(2)
异构性
– 各仿真实体可以具有不同的结构和特性。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（6）
MSMP
分布交互仿真
2 HLA高层体系结构（1）
• HLA 是1995年美国国防部（DOD）发布的建 模与仿真大纲（DOD M&S Master Plan) 中第 一个目标——开发建模和仿真通用技术框架中 的首要内容，其主要目的是促进仿真应用的互 操作性和仿真资源的可重用性。
– 该计划希望将各军兵种单兵使用的仿真器连 接到网络上，形成一个共享的仿真环境，进 行各种复杂任务的综合训练。
– SIMNET形成了新的分布仿真概念，可以将 多种仿真应用集中到同一个时空环境中。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（3）
第二阶段：1990-1996，在SIMNET的基础上， 美国军方与工业界进一步发展了，异构型网络 互联的分布式交互仿真技术——DIS。
• 基于仿真部件互操作和可重用思想而提出的建 模与仿真领域的体系结构HLA，为各种类型的 仿真提供了一个通用的集成框架。
分布交互仿真
2 HLA高层体系结构（2）
• HLA标准的发展过程
– 经过一系列HLA原型系统的开发、运行和测试， HLA的可行性、合理性得到验证后，DMSO HLA 定义的各部分也不断得到修改完善；1998年在HLA 标准定义到1.3版后便不再继续定义，作为IEEE P1516、1516.1、1516.2/D1提交IEEE标准协会（SA） 讨论 。
分布交互仿真系统
—— HLA高层体系结构
分布交互仿真系统
分布交互仿真概述 HLA高层体系结构 常用的HLA商用软件介绍 分布交互仿真的相关应用
分布交互仿真
1 分布交互仿真概述
分布交互仿真(Distributed Interactive Simulation, DIS)
是指采用协调一致的结构、标准、协议 和数据库，通过局域网或广域网，将分 散在各地的仿真设备互联，形成可参与 的综合性仿真环境。
– 由于SIMNET、DIS、ALSP都是实现同类功能仿真应 用（武器平台、模拟仿真器、计算机生成兵力CGF、 聚合级仿真模型）的互联，只有有限的互操作性，不 能满足越来越复杂的作战仿真需求。
– 为此，美国国防部1995年发布的建模与仿真主计划， 决定定义一个通用的仿真体系，支持交互性和仿真的 重用，HLA正是在这样的背景下产生的。
分布交互仿真Βιβλιοθήκη 2.1.1 HLA规则（1）
HLA规则 – HLA规则从总体上描述了HLA思想体
– ALSP吸取了SIMNET技术中的一些原则，如没有 中心节点、地理分布、自主属性和基于消息的协议 等，同时发展了一系列聚合级仿真所需的技术：时 间管理、数据管理和体系结构等。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（5）
第四阶段：HLA(High Level Architecture) 高层体系结构。
– DIS的目的是将不同时期的仿真技术、不同厂家的 仿真产品和不同用途的仿真平台集成在一起，彼此 间可以进行交互。
– DIS是SIMNET技术的标准化和扩展，它由一系列 的应用协议与通信服务标准、推荐的演练策略和相 关文档来确保互操作能力。
– DIS标准和协议的核心是建立了一个通用的数据交 换环境，通过协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）的使用，支持异地分布的真实、虚拟和构造 的平台级仿真之间的互操作。
1.2 分布交互仿真发展历程（4）
第三阶段：在DIS发展的同时，DARPA发起了 一个聚合级分布式作战仿真的实验，提出了聚 合级仿真协议ALSP （Aggregate Level Simulation Protocol）。
– ALSP的目标是使现有的多个聚合级作战仿真应用 可以通过局域网或广域网相互交互。在概念上，每 个仿真控制其自身对象，并且共享有关其自身与其 他仿真的信息。
– 2000年9月，由IEEE计算机界的仿真互操作标准委 员会（SISC）发起的基于DMSO HLA定义1.3版本 进行讨论修改的IEEE M&S HLA 标准系列IEEE P1516、1516.1、1516.2/D5经IEEE标准协会（SA） 投票批准，已成为正式的IEEE标准。
– 美国国防部规定，2001年后所有国防部门的仿真必 须与HLA相兼容。
分布交互仿真
2.1 HLA的组成
规则(Rules):为了保证仿真系统（联邦）运 行过程中，各联邦成员之间能够正确交互。 接口规范(Interface Specification) :定义了在 联邦运行过程中，支持联邦成员之间互操作 的标准服务。 对象模型模板OMT(Object Model Template): 目的是使联邦成员之间用公共的、标准化的 格式进行数据交换。它包括联邦对象模型 (ＦＯＭ)、仿真对象模型(ＳＯＭ)和管理对 象模型(ＭＯＭ)。
时空一致性
– 必须保证仿真系统中的时间和空间，与现实 生活中的时间和空间保持一致。
开放性
– 各仿真实体可以方便地加入或者离开仿真系 统，这种动态变化不影响系统的运行。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（1）
1978年，美国一空军空军上尉J.A.Thorpe发表 了一篇文章《Future Views: Aircrew Training1980-2000》，提出了联网仿真的思想。 – 它在文章中首次系统地阐述了联网仿真技术
的功能要求，希望实现受训人员在分布虚拟 战场环境中分辨不出训练系统和真实系统。 1981年，Thorpe被调到美国国防部高级研究 计划局(DARPA：现在的ARPA，美国国防 部高级计划署)。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（2）
第一阶段：1983年，DARPA制定了一项 称为SIMNET（SIMulation NETworking） 的计划。
分布交互仿真
1.1 分布交互仿真的特点(1)
分布性
– 各个仿真节点在地理位置、功能和计算能力 上是分布的，需要用一个通用的通信体系连 接起来。
交互性
– 各个仿真实体之间具有交互能力，通过数据 交换，模拟真实实体间的相互作用。
分布交互仿真
1.1 分布交互仿真的特点(2)
异构性
– 各仿真实体可以具有不同的结构和特性。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（6）
MSMP
分布交互仿真
2 HLA高层体系结构（1）
• HLA 是1995年美国国防部（DOD）发布的建 模与仿真大纲（DOD M&S Master Plan) 中第 一个目标——开发建模和仿真通用技术框架中 的首要内容，其主要目的是促进仿真应用的互 操作性和仿真资源的可重用性。
– 该计划希望将各军兵种单兵使用的仿真器连 接到网络上，形成一个共享的仿真环境，进 行各种复杂任务的综合训练。
– SIMNET形成了新的分布仿真概念，可以将 多种仿真应用集中到同一个时空环境中。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（3）
第二阶段：1990-1996，在SIMNET的基础上， 美国军方与工业界进一步发展了，异构型网络 互联的分布式交互仿真技术——DIS。
• 基于仿真部件互操作和可重用思想而提出的建 模与仿真领域的体系结构HLA，为各种类型的 仿真提供了一个通用的集成框架。
分布交互仿真
2 HLA高层体系结构（2）
• HLA标准的发展过程
– 经过一系列HLA原型系统的开发、运行和测试， HLA的可行性、合理性得到验证后，DMSO HLA 定义的各部分也不断得到修改完善；1998年在HLA 标准定义到1.3版后便不再继续定义，作为IEEE P1516、1516.1、1516.2/D1提交IEEE标准协会（SA） 讨论 。
分布交互仿真系统
—— HLA高层体系结构
分布交互仿真系统
分布交互仿真概述 HLA高层体系结构 常用的HLA商用软件介绍 分布交互仿真的相关应用
分布交互仿真
1 分布交互仿真概述
分布交互仿真(Distributed Interactive Simulation, DIS)
是指采用协调一致的结构、标准、协议 和数据库，通过局域网或广域网，将分 散在各地的仿真设备互联，形成可参与 的综合性仿真环境。
– 由于SIMNET、DIS、ALSP都是实现同类功能仿真应 用（武器平台、模拟仿真器、计算机生成兵力CGF、 聚合级仿真模型）的互联，只有有限的互操作性，不 能满足越来越复杂的作战仿真需求。
– 为此，美国国防部1995年发布的建模与仿真主计划， 决定定义一个通用的仿真体系，支持交互性和仿真的 重用，HLA正是在这样的背景下产生的。
分布交互仿真Βιβλιοθήκη 2.1.1 HLA规则（1）
HLA规则 – HLA规则从总体上描述了HLA思想体
– ALSP吸取了SIMNET技术中的一些原则，如没有 中心节点、地理分布、自主属性和基于消息的协议 等，同时发展了一系列聚合级仿真所需的技术：时 间管理、数据管理和体系结构等。
分布交互仿真
1.2 分布交互仿真发展历程（5）
第四阶段：HLA(High Level Architecture) 高层体系结构。
– DIS的目的是将不同时期的仿真技术、不同厂家的 仿真产品和不同用途的仿真平台集成在一起，彼此 间可以进行交互。
– DIS是SIMNET技术的标准化和扩展，它由一系列 的应用协议与通信服务标准、推荐的演练策略和相 关文档来确保互操作能力。
– DIS标准和协议的核心是建立了一个通用的数据交 换环境，通过协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）的使用，支持异地分布的真实、虚拟和构造 的平台级仿真之间的互操作。