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數據分發管理 13 通過對路徑空間和區域的管理,提供數據分發的服務,使成員能有效地接收和發送數據
其他 其他支持服務 29 是對于實現六大基本服務的支持,可完成聯邦執行過程中關于名稱及其對應handle之間的相互轉換,并可設置一些開關量
RTI按HLA的接口規范標準進行開發,提供了一系列用于仿真互連的服務,是HLA仿真系統進行分層管理控制、實現分布仿真可擴充性的支撐基礎,也是進行HLA其它關鍵技術研究的立足點。作為HLA進行分布仿真的支撐系統,RTI是實現HLA的核心,對運行過程中動態信息的管理和集成提供有效的支持。
根據調用關系,RTI軟件被分為兩部分。一部分被包裝成RTIAmb類,定義和實現聯邦成員所需的與RTI通訊的接口,由聯邦成員主動調用;另一部分被包裝成FedAmb類,定義和實現RTI所需的與聯邦成員通訊的接口,由RTI回調使用,根據具體的聯邦仿真應用開發,完成相應功能。
在RTI的六種管理服務(見表)中,數據分發管理和時間管理實現的難度最大,最為復雜,對整個系統的影響也最大。
為了減少網絡開銷, HLA規范中描述了數據過濾的機制。具體來講有兩種:即基于類的數據過濾和基于值的數據過濾。在HLA的框架下,支持數據過濾的基本概念是路徑空間(RS),它是一個多維的坐標系統。路徑空間實現的基本原理是首先將路徑空間分區,分區以后就可以通過計算獲得對象及交互類對應的區域所在的區。目前路徑空間的實現方法主要有網格法、保護區法、基于接收方的過濾機制RBF等。
時間管理服務的目的是保證RTI能在適當的時間以適當的方式和順序將來自成員的事件轉發給相應的成員。時間管理控制各盟員在仿真時間軸上的推進,時間推進必須和對象管理相協調。從支持互操作性的角度出發,RTI的時間管理(TM)應被設計為綜合集成框架,可以支持聯盟內多個盟員之間不同的時間機制。一般說來,時間管理功能的實現還必須和對象管理OM及數據分發管理DDM相協調,以便使得發送給盟員的數據的邏輯正確(如呈現某種時間序)。作為支持互操作的綜合集成框架,時間管理在以下兩方面還有待研究:滿足仿真應用的實時性要求;維護由可互操作的仿真實體組成的分布式系統的時空一致性(包括高精度時鐘同步)。
4、 HLA聯邦開發運行過程(FEDEP)模型
為了指導HLA聯邦模型的開發,促進HLA的應用,美國國防建模仿真辦公室提出了HLA聯邦模型的開發和執行的標準過程:FEDEP(Federation Development and Execution Process ),使聯邦模型的開發過程實現標準化。這個HLA聯邦模型的開發和執行過程如圖所示:
開發HLA模型的標準過程
每一階段的工作內容為:
1 定義聯邦目標:聯邦的發起人與開發者就本聯邦應達到的目標取得共識,完成“想定”并形成文檔。
2 開發聯邦概念模型:開發聯邦有關的“真實世界”的仿真模型,以“仿真對象”和“交互”描述功能。
3 設計和開發聯邦:完成所有的開發工作的確認,完成聯邦對象模型(FOM)表。
4 集成和測試聯邦:完成聯邦的所有開發工作,并進行測試。
5 執行聯邦并分析結果:執行聯邦,分析仿真結果,并反饋給發起人。
5、 研究的問題
HLA聯邦開發運行過程(FEDEP)中個模塊的具體實現
RTI軟件結構與實現技術
DDM(data distribution management )算法的研究
RTI中網絡通信的研究
RTI的性能測試與評估
一致性技術的研究
RTI互操作性的研究
DIS/HLA轉換升級問題
dis/hla數據分發機制研究
記錄與回放問題研究
HLA與網格計算的結合
HLA與MAS(multiple agent system)的結合
6、 實現的方案
1 利用文檔規范及現有資源自主實現RTI的各個接口,搭建自己的開發平臺。
HLA 接口規范雖然定義了RTI 應該實現哪些功能提供哪些服務,但是HLA 標準并沒有規定這些功能和服務的具體實現方式,因此RTI 軟件的開發者可以自由選擇不同的實現方式(包括不同的網絡拓撲結構、進程模型、時間管理算法、數據分發算法等)來實現他們的RTI 軟件。由于目前并沒有開源的產品,所以為了更好地實現個性化功能,可以采取這種方式,但開發周期長,難度很大。
2 使用現有的開發平臺
目前有很多研究團體和個人致力于開發RTI軟件,現有較為典型的RTI軟件包括DMSO RTI,pitch公司pRTI1.3、pRTI1516,MAK RTI套裝產品,LabWorks套裝產品,國內的有北京航空航天大學的DVE_RTI,浙江大學的CADRTI等等,這些平臺各具特色,使開發周期縮短,難度降低,但由于各開發平臺通用性不強,性能參差不齊,在實際應用中也存在很多問題。
我個人認為應該立足于現有能提供二次開發功能的平臺,結合實際項目進行開發研究,在這方面清華大學的基于網格技術的分布仿真支撐平臺(GRASP)是一個很好的例子。而要求快速開發則采用MAK RTI或pRTI與LabWorks的結合都是不錯的方案。其中MAK包含了:
MAK VR-Forces v3.7靈活的使電腦產生效力的工具包
MAK VR-Link v3.9.1 HLA 和 DIS的網路工具包用於模擬和虛擬現實的應用程式
MAK Stealth v5.2a提供輸出3D觀察HLA或 DIS(GeographicInformation Systems) 視窗
MAK PVD v2.7提供即時2D模擬觀察
MAK Data Logger v3.9a易用的模擬記錄和回放系統
MAK RTI v2.2高性能的即時訊息RTI
MAK Gateway v4.1.1連結 DIS 至 HLA的網關
它們提供了一個完整的可視化的解決方案
而LabWowks 和pRTI是服務于FEDEP的最先進的仿真平臺軟件,利用LabWowks 、pRTI和特定的實體建模工具軟件,能實現FEDEP的工作。LabWorks有四個基本模塊:
1 OMDT PRO :實現HLA對象模型(SOM -仿真對象模型、FOM -聯邦對象模型)的自動化設計。
2 FedProxy:生成可直接運行的HLA聯邦成員,測試HLA聯邦成員。
3 OMni:實現HLA聯邦成員和RTI的集成。
4 FedDirector:實現HLA聯邦由產生到退出的全生命周期的運行管理。
具體的開發方案為:
1. 利用OMDT PRO 實現HLA對象模型(SOM -- 聯邦成員模型、FOM -- 聯邦對象模型)的設計,并利用OMDT PRO自動產生代碼的功能,生成SOM、FOM的C++/JAVA模型代碼,生成聯邦運行的FED文件。
2. 利用FedProxy將OMDT PRO生成的FOM、SOM變成可直接運行的HLA聯邦和聯邦成員,測試HLA聯邦成員的接口和互操作的正確性。
3. 經過FedProxy的測試證明測試HLA聯邦成員的接口和互操作的正確性后,就可以在OMDT PRO自動產生的代碼基礎上實現聯邦成員模型SOM的實體動力學模型開發。開發SOM的實體動力學模型有多種方式:利用動力學建模工具MATLAB/MATIXX實現或自行編寫模型的C++/JAVA代碼。將開發成功的SOM實體模型編譯、連接成執行程序即可運行于HLA的RTI環境中。
4. 為了監視和管理聯邦的運行,利用FedDirector可以實現對HLA聯邦成員的運行狀態和聯邦的運行流量進行監視。
5. 聯邦成員的移植:將來自不同聯邦的聯邦成員集成為新的聯邦,實現新的應用,這在HLA應用中是非常常見的情況,也是HLA原始思想的要求。要實現方便快捷實現聯邦成員的移植,利用Omni可以實現。Omni利用映射的思想,使聯邦成員的移植問題變得簡易快捷,經過Omni封裝的SOM擁有即插即用的功能。
其應用系統的總體結構如下圖
7、思考
現有大規模仿真系統(HLA)存在資源利用率不高、仿真規模有限等與設計構想方面的差距。更好的算法以及網格技術(OGSA),智能代理技術等新技術的引入將會極大促進HLA的發展,但同時也會帶來更大的技術挑戰。如何將這些技術更好的融合在一起,使其發揮更大的效率,這是需要我們進一步思考的問題。
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