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1、1,第五章 分布交互仿真技术,2,在上世纪80年代，由于对复杂大系统的分析与设计的需要，以及计算机技术的突飞猛进和周边学科的某些理论与技术问题的突破，使得计算机仿真这一学科得以迅速发展，其应用领域也在日益拓宽和加深。为使读者能更好地了解仿真技术的一些最新发展，以及今后能在仿真领域做进一步的研究，或将仿真技术应用于一些比较复杂的系统之中，本章将向读者介绍仿真这一学科的新思想新概念和新方法。由于篇幅有限，涉及问题均是基本的，有兴趣的可以参考有关文献。,第五章 分布交互仿真技术,3,分布式交互仿真产生的背景,分布交互仿真技术,分布式交互仿真技术产生于军事领域的迫切需求，军事领域的仿真技术一直代表仿真
2、技术发展的最高水平。分布式交互仿真技术之所以发展迅速有两方面的重要因素，即应用需求和相关技术的发展。,4,分布式交互仿真产生的背景,分布交互仿真技术,5,分布式交互仿真应用,分布交互仿真技术,6,分布式交互仿真应用,分布交互仿真技术,7,分布式交互仿真技术发展,分布交互仿真技术,分布式交互仿真技术发展,分布交互仿真技术,1983年美国国防部高级研究计划局(DAPAR)正式提出了SIMNET (Simulation Networking)研究计划，并得到美国陆军的支持，该计划的最初目的是希望将分散于各地的多个地面车辆(坦克、装甲车等)训练模拟器用计算机网络联接起来，进行各种复杂任务的综合训练。到
3、80年代末，SIMNET计划结束时，已形成了约260个地面车辆仿真器和飞机仿真器以及指挥中心和数据处理设备等的综合仿真网。SIMNET的成功应用使美国军方充分认识到这一技术的潜在作用。,分布式交互仿真技术发展,分布交互仿真技术,1989年在美国陆军、建模与仿真办公室DMSO和DARPA的共同倡导和支持下，正式提出了分布交互仿真的概念，并制订了一套面向分布式仿真的标准文件，以使这一技术向规范化、标准化、开放化的方向发展。美国陆军的CATT计划、WARSIM 2000计划、NPSNET计划、STOW计划等都采用了 DIS标准。基于DIS标准的分布交互仿真系统的基本思想是通过建立一致的标准通信接口来
4、规范异构的仿真系统间的信息交换，通过计算机网络将位于不同地理位置上的仿真系统联接起来，构成一个异构的综合作战仿真环境，满足武器性能评估、战术原则的开发和演练以及人员训练等的需要。异构的仿真系统间的互操作是建立在标准的协议数据单元(PDU)基础上的。,10,分布式交互仿真技术发展,分布交互仿真技术,ALSP(Aggregate Level Simulation Protocol)是用于分布的聚合级以离散事件为主的作战仿真系统。1990年1月，美国高级研究计划署提出了聚合级仿真协议的概念，主要研究聚合级的分布构造仿真系统的体系结构、标准和相应的关键技术，并将基于ALSP标准的分布交互仿真系统应用于
5、1992年、1994年和1996年的军事演习，使ALSP标准得到了改进和完善。,11,分布式交互仿真技术发展,分布交互仿真技术,仿真应用间的互操作性(Interoperability)仿真软件的可重用性(Reuseability)仿真系统规模的可扩展性(Sealability),12,分布式交互仿真技术发展,分布交互仿真技术,13,仿真节点的自治性时空一致性信息传输的真实性采用对象/事件结构实时性互操作性可靠性和安全性系统可扩展性,设计原则,分布交互仿真技术,DIS系统设计原则与关键技术,14,合理的分布式结构信息交换标准DR机制时钟同步机制坐标变换技术接口处理机制虚拟环境技术建模与仿真的VV
6、A技术运行管理技术,关键技术,分布交互仿真技术,DIS系统设计原则与关键技术,15,DIS中的仿真节点,分布交互仿真技术,DIS系统体系结构,16,网络接口单元NIU基本功能,分布交互仿真技术,DIS系统体系结构,物理上：NIU完成各仿真器的不同标准数据接口与网络系统的互连数据流上：实现了不同数据集到PDU（Ptotocol Data Unit)的互换仿真环境上：实现了局部仿真到统一的综合虚拟环境的互通,17,网络接口单元NIU辅助功能,分布交互仿真技术,DIS系统体系结构,数据过滤功能：NIU中保留一长本仿真器感兴趣的实体的ID表，NIU根据该表格进行数据过滤；DR模型解算：NIU采用DR递
7、推算法对网络延时进行补偿；表示仿真器正常运转的“心跳”数据发送：NIU每隔固定时间段向外发送一数据帧，表示该仿真器仍处于正常状态；,18,分布交互仿真技术,DIS系统组成,19,分布交互仿真技术,DIS系统组成,逻辑角度,DIS的核心是一系列标准；这些标准规定了仿真器互连时网络底层协议应提供的服务、网络系统数据传输应具备的指标、仿真器间的数据交换内容和格式、数据通信的辅助算法等；,层次化角度,DIS实际上定义了一个分布的异构仿真器互连的开放式层次化模型，思想来源于ISO/OSIRM（Open System Interconnection Reference Model)；,20,分布交互仿真技
8、术,DIS标准标准分类,DIS标准的草稿由美国军方仿真、训练与装备司令部（STRICOM）和国防建模与仿真办公室（DMSO）负责，并由美国佛罗里达大学的仿真与训练研究所具体完成，最终有IEEE组织批准成为正式标准，主要包括：,DIS应用协议；DIS通信协议；DIS演练管理和反馈协议；DIS VVA协议；DIS逼真度描述协议和DIS环境标准；,21,分布交互仿真技术,DIS标准PDU的类型、结构组成和格式设计,标准IEEE Std 1278.1定义了27种PDU，能够传送实体的信息/交互、交战、后勤支援、电磁发射、无线电通信等方面信息；,22,分布交互仿真技术,DIS标准结构组成及设计,描述PD
9、U所表示相关方面的全部信息；,标头,主体,变长体,协议版本、演练标识符、相应的PDU类型、PDU所属的议族、时间戳及PDU的长度；,PDU的数据域或与实体相关的附属部件；,typedef struct/标头部分StPduHeader stHeader;/标头结构体/主体部分/实体标识结构体StEntityIdentifier stOriginatingEntityID；StEntityIdentifier stReceiveingEntityID；unsigned long uRequestID;unsigned long uActionID;unsigned long uNumfixedDa
10、tum;/定长数据个数unsigned long uVarDatum;/变长数据个数/变长体部分StFixedDatum staFixedDatumuNumfixedDatum;StVarDatum staVarDatumuNumVarDatum; StAvtionRequestPdu；,动作请求PDU定义,23,分布交互仿真技术,DIS标准通信层及应用层的标准化,DIS及其标准与OSI模型的关系,24,分布交互仿真技术,DIS时空一致性,形成时空不一致的原因,仿真实际上是在真实的时空中构造出一个虚拟的时空，并将仿真模型置于该虚拟时空环境中运行的过程；时空一致性是由人的感觉和行为来衡量的，因此
11、较为抽象一些，在实现中也复杂得多。简单地说，时空一致性主要包括空间表达一致和分布仿真时间一致两个方面。,DIS系统中，由于仿真节点之间的时钟不同步以及节点之间的信息传输延时造成节点之间在时间处理上的差异，导致时间不一致；各节点对于仿真实体的空间位置和姿态的描述方法的不同导致节点之间在空间处理上的不一致；,25,分布交互仿真技术,DIS时空一致性,时间一致性,时间同步就是通过一定的算法将各点的逻辑时钟趋于一个共同的时间基准，使各节点的逻辑时钟与该时间基准的偏差小于给定的误差范围；保证时钟同步的方法有：时间戳机制：由于DIS是一个分布系统，仿真节点间的时间同步误差不可避免，同时仿真实体间交换的PD
12、U在网络传输上有延迟，因此为了标记PDU的发送时刻，每个PDU都带有一个时间戳。以标准时钟为基准发出的时间戳基准来修正每个节点时钟误差，保证运行时有统一的时间坐标；时间修正机制：各节点定时接收一外部标准时钟来修正现有的时钟值；时钟跟随同步方法：在实时性要求高、有严格迭代周期要求的仿真系统中，可以采用网络中某台计算机的时钟作为同步节点时钟，保证在下一个迭代周期内其他节点时钟跟随推进；,26,分布交互仿真技术,DIS时空一致性,空间一致性,为实现空间表达的一致，首先要求采用统一的环境模型，参加DIS演练的实体只能在统一的虚拟战场环境中才能进行有效的对抗和协同，因此，相容的环境数据库是至关重要的。
13、目前在DIS中环境模型方面研究比较系统、有代表性的项目有DoD支持的SEDRIS（Synthetic Environment Data Representation and Interchange Specification），这是旨在提供一个包括陆地、海洋、大气和外层空间的完整的物理环境模型以及相关的标准化数据的存取和交换方法。它提出了综合环境的数据模型，于1998年11月发布了第一个正式版V2.0，而后又陆续发布了V2.5和V3.0版。,相容的环境数据库,27,分布交互仿真技术,DIS时空一致性,空间一致性,统一的坐标系系统,DIS提出了一个标准的参考坐标系统，包括世界坐标系和实体坐标系。
14、,世界坐标系是一个右手地心笛卡尔坐标系，原点是地心， X的正半轴在赤道通过子午线，Y的正半轴在赤道通过东径90线，Z的正半轴通过北极；,实体坐标系也是一个右手笛卡尔坐标系。原点是实体的中心，X正半轴指向实体正面，Y正半轴指向实体右侧，Z正半轴指向实体底部 ；,28,分布交互仿真技术,DIS时空一致性,经纬度转地心坐标,坐标系之间的转换,地心坐标转经纬度,地平坐标转经纬度,地心坐标转地平坐标,29,分布交互仿真技术,DR技术基本思路,DIS系统中每个仿真节点内除了保存其内部仿真实体动力学模型外,还保存该动力学模型的DR模型及有可能与其交互的其他仿真节点的DR模型。仿真节点不必在每个仿真帧周期均将
15、各自的状态传送给与其交互的其他仿真节点;在DIS仿真进程中，仿真节点只是在实际运动状态与DR模型推算出来的运动状态之间的误差超过设定的误差限时，才将自己的运动状态打包发送给其它节点，同时更新其DR模型参数；其他节点接收到更新后的状态信息后，判断是否要更新对方的DR模型，等待下一个状态更新信息；,30,分布交互仿真技术,DR技术DR模型和算法,从层次关系上，DR算法运行于PDU协议之上，通过三个参数来进行描述，一般式为：,DRMF or R，P or V，W or R参数1：描述该物体是否有转动运动 F：无，R：有；参数2：描述该实体是做匀速还是匀加速运动； P：匀速，V：匀加速参数3：描述实体
16、运动所选择的坐标系； W：世界坐标系，R：实体坐标系,31,分布交互仿真技术,DR技术DR技术的实现,分布式交互仿真中DR实现方法,32,分布交互仿真技术,计算机生成兵力（CGF）,计算机生成兵力是指在分布式仿真战场环境中由计算机生成和控制的仿真实体。通过对人类作战行为的建模，这些实体能自主地对仿真战场环境中的事件和状态做出反应。CGF系统可以用来模拟敌方或友方的战斗实体，具有自主性、智能性等特征，并具备感知、通信以及协调的能力，在军事训练、武器研制和人员培训等领域有着广泛的应用 。 CGF发展中的关键技术主要有：,CGF建模技术：环境模型、物理模型和行为模型的建立及简化技术；CGF系统的可视
17、化：图形用户界面的拖放功能，军方通用的符号设定标准及多功能地图；CGF行为的表达和决策能力：采用人工智能技术、专家系统和控制技术；CGF支持工具：统一的语法语义，权威的数据来源，作战想定的生成和战斗场景的存储回放；,33,分布交互仿真技术,高层体系结构（HLA）仿真技术,从分布式交互仿真的发展可以看出，现代仿真具有广泛化、复杂化、分布化等特点，对未来仿真提出了三点新要求。,仿真应用间的互操作性：(Interoperability)：实现不同类型的仿真应用之间无缝的链接，如将基于等时间步长的实时连续系统仿真、基于ALSP标准的聚集级仿真集成到一个分布交互的综合环境中；仿真软件的可重用性(Reus
18、ability)。各部门开发的仿真构件能够最大限度地重用以降低仿真应用的开发代价，提高仿真活动开展的效率；仿真系统规模的可扩展性(Sealability)。在某些应用领域(如军事领域)需要大规模的分布仿真系统的支持，这些系统一般涉及到大量的仿真结点机，这就对分布交互仿真系统的可扩展性提出了较高的要求；,34,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）第一个目标-开发建模和仿真通用技术框架中的首要内容，其主要的目的是促进仿真应用的互操作性和仿真资源的可重用性。1996年10月DOD正式规定HLA为其范围内仿真项目的标准技术框架，开始推行H
19、LA，并用它代替原有的DIS、ALSP等标准。 2000年9月HLA作为IEEE1516发布，成为国际通用的标准。 HLA是在DIS和ALSP的基础上，发展起来的新的分布交互仿真体系结构，它能提供更大规模的综合环境，实现各类仿真系统间的互操作、动态管理一点对多点通讯、系统和部件的重用和建立不同层次、不同粒度的对象模型。,高层体系结构（HLA）仿真技术,35,Platform Protofederation平台原型联邦：这是基于DIS2.0 的实时平台级模拟器的联邦,这个原型联邦要验证的主要问题是：HLA是否能代替DIS，适用于基于DIS的系统。Joint Training Federation
20、联合训练原型联邦：这是一个离散事件驱动的联邦，它要验证的主要问题是： HLA是否适于离散事件仿真的协调。Analysis Protofederation分析原型联邦：它需要多趟运行才能得到分析结果，因此其中运行效率和可重复性很重要，它要验证的主要问题是： HLA的时间管理和数据管理服务策略是否正确。Engineering Protofederation 工程原型联邦：这是一个半实物仿真系统，它要验证的主要问题是： HLA是否适于硬件在回路的仿真应用，并对所需的性能进行了专门的研究。,高层体系结构（HLA）仿真技术,36,规则（Rules）：表达了HLA联邦和联邦成员的职责，其总结了HLA如何使
21、用的方式 。,接口规范说明（Interface Specification）：定义了联邦成员与联邦中其他成员进行信息交互的方式，即RTI六大管理服务；建立了HLA仿真的管理对象模型。,对象模型模板（OMT：Object Model Template）：提供一个通用的理解机制，用来说明联邦成员之间公共数据的交换和相互之间的协作 ，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可重用性。,1996年8月DMSO正式公布了HLA规范， HLA是一个通用的仿真技术框架 ,主要由三部分组成：,高层体系结构（HLA）仿真技术,37,软件结构图,高层体系结构（HLA）仿真技术,38,联邦成员
22、流程,高层体系结构（HLA）仿真技术,39,HLA概念,联邦(Federation)建模 (FOM、SOM)信息传输（Information Delivery ）时间管理 (Time Management)数据分发管理 (Data Distribution Management),高层体系结构（HLA）仿真技术,40,联邦(Federation),联邦 (Federation):由仿真子系统联合构成的仿真系统；它支持运行支撑框架（RTI），由联邦对象模型（FOM）和一定数量的联邦成员组成。联邦成员 (Federate):构成联邦的每一个仿真子系统；是和RTI连接的一个接点；一个联邦成员可以代表
23、一个平台，例如：飞行员的座舱模拟器；也能代表一个聚合级仿真系统，例如：整个国家的空中交通仿真系统。 运行支撑框架（Run Time Infrastructure-RTI）：分布仿真的“操作系统”，它提供HLA接口规范中定义的所有服务；可以分布、集中和分等级实现。联邦对象模型 (Federation Object Model-FOM)：联邦中所有联邦成员进行数据交换的共同对象模型，由符合对象建模模板(Object Model Template)的对象类、交互类等构成。,高层体系结构（HLA）仿真技术,41,建模 (FOM、SOM),仿真对象模型 (Simulation Object Model-
24、SOM)：联邦中的成员模型，由符合对象建模模板(Object Model Template)的对象类、交互类等构成。类 (Class):具有相似属性、共同的行为、共同的关系和共同的语义的一组对象。对象类(Object)：是以符合仿真要求的抽象和分辨率程度、实现对真实世界概念描述的基本元素。交互类 (Interaction):在联邦运行过程中，发生在特定时刻的事件。,高层体系结构（HLA）仿真技术,42,建模 (FOM、SOM),属性 (Attribute):记录对象状态的集合。属性所有权 (Attribute Ownership ):实现特定对象属性值更新的职责。参数 (Parameter)：
25、记录交互类所传递信息的集合。可发布的 (Publishable):指特定的对象类能被联邦成员用发布对象类服务发布、且能用登记对象服务实现基于此类的对象实例登记。可订阅的 (subscribable):指联邦成员能利用和响应由该对象类产生的实例属性。,高层体系结构（HLA）仿真技术,43,建模 (FOM、SOM),属性的更新（update attribute):被某个联邦成员运用，所有权属于该联邦成员。反射的属性 (reflected attribute):被某个联邦成员运用，但所有权不属于该联邦成员。发交互(Send Interaction):联邦成员将交互发送到联邦。收交互 (Receive
26、 Interaction):联邦成员从联邦接收交互。,高层体系结构（HLA）仿真技术,44,信息传输（Information Delivery ） _信息传输顺序,RO (Receive Order):信息按照RTI接收的顺序发送到联邦成员，即采用FIFO方式，是时间延迟最小的信息传输顺序。TSO (Time Stamp Order):RTI按照信息所带时间戳的先后顺序发送到联邦成员。,高层体系结构（HLA）仿真技术,信息传输（Information Delivery ） _信息传输类型,最好效果传输（Best effort Delivery ）:此传输方式的时间延迟小，但是目的地联邦成员有可
27、能收不到信息，适用于传送重要性一般并且多次重复的信息。可靠传输（Reliable Delivery）:保证将信息传送到每一个联邦成员，适用于传送重要的不能丢失的信息。,45,HLA接口规范,HLA接口规范是构成HLA标准的三个组成部分之一；HLA接口规范定义了联邦成员与联邦中其他成员进行信息交互的方式，即RTI六大管理服务；HLA接口规范建立了HLA仿真的管理对象模型。,高层体系结构（HLA）仿真技术,46,HLA接口规范,RTI六类管理服务联邦管理 Federation Management声明管理Declaration Management 对象管理Object Management所有权
28、管理Ownership Management时间管理Time Management数据分发管理Data Distribution Management,高层体系结构（HLA）仿真技术,每个服务规范包括:Name and Descriptive TextSupplied ParametersReturned ParametersPre-conditionsPost-conditionsExceptionsRelated Services,47,联邦管理 Federation Management,联邦管理服务通过两种方式管理联邦：l定义联邦的执行；l完成联邦范围内的操作。,HLA接口规范,高层体
29、系结构（HLA）仿真技术,为了定义联邦，有服务来负责产生联邦执行并允许联邦成员加入联邦执行或从联邦中退出。每一个联邦成员必须加入一个联邦执行，所以没有联邦成员完全能忽略这个服务。,1. Create Federation Execution,2. The first Join Federation Execution,3. Join Federation Execution4. Resign Federation Execution,5. The last Resign Federation Execution,6. Destroy Federation Execution,Federatio
30、n Management,Darkness,Federation ExecutionExists,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,49,声明管理Declaration Management,HLA具有数据交换的隐含调用的特征，联邦成员不是通过名字向其它联邦成员发送数据，而是把数据传送给联邦，由RTI确保发送到对数据感兴趣的联邦成员；声明管理服务是联邦成员用来声明它们产生（发布）或消费（订阅）数据意图的方式，RTI使用这些声明来安排数据的路由、转换数据和管理兴趣。,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,Interface,1. Publish Object Class2
31、. Subscribe Object Class Attribute3. Publish Interaction Class4. Subscribe Interaction Class,1. Publish Object Class2. Subscribe Object Class Attribute3. Publish Interaction Class4. Subscribe Interaction Class,Federate A,Federate B,Runtime Infrastructure,. Declaration Management .,Federate intends t
32、o establish responsibility to generate and receive data,Federate intends to establish responsibility to generate and receive data,声明管理Declaration Management,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,51,对象管理Object Management,对象管理服务是用于实现数据实际交换的那些服务；联邦成员使用这组中的服务来发送和接收交互，这些服务也用于登记一个对象类的新实例和更新其属性；其它联邦成员将调用这组中的服务来接收交互、发现新的
33、实例和接收实例属性的更新值。,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,52,所有权管理Ownership Management,在HLA术语中，仿真一个实体意味着为它的实例属性提供值。在RTI中的所有权管理服务实现了HLA仿真一个实体应付的职责，这个职责允许在联邦成员间分享和转移。,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,53,时间管理Time Management,联邦成员在它们自己的线程控制下执行，因此联邦成员间事件的正确顺序是需要解决的重要问题； 在HLA中，事件的排序用“仿真时间”来表达。仿真时间是一个抽象的概念，没有必要把它和任何时间表示或时间单位相联系； RTI的时
34、间管理服务负责两件事情： 1）允许每一个联邦成员和其它联邦成员协调来推进它自己的仿真时间； 2）控制时间戳事件的发送，保证联邦成员永远不会接收来自其它联邦成员 的“过去”事件，“过去”事件就是事件的仿真时间小于该联邦成员的仿真 时间。,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,54,时间管理Time Management,仿真时间 (Simulation Time or Logical Time):联邦成员运行过程中的当前时刻。它和墙钟时间之间没有直接的关系，它的推进由联邦成员和RTI决定。墙钟时间 (Wall Clock Time)：真实世界中的物理时间。前瞻量 (Lookahead
35、Value)：RTI的所有时间推进机制都使用前瞻量, 前瞻量是联邦成员在进行时间调节时所指定的一个仿真时间段。前瞻量对时间调节的联邦成员进行限制：假设联邦成员仿真时间为t，前瞻量为l，则RTI不允许该联邦成员发送时间戳ts tl的事件。也就是说，联邦成员必须预测从当前时间开始的一段未来，它不发送时间戳小于当前时间与前瞻量之和的事件。,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,55,TIME ADVANCE REQUEST(时间步进的仿真):如果联邦成员当前仿真时间为t，时间推进步长为s，它能产生时间戳为t + s, t + 2s .的事件 ，它的前瞻量等于步长s。 NEXT EVENT
36、REQUEST(事件驱动的仿真):通过对下一事件的处理来推进仿真时间，对该事件的处理可能产生其它事件，这些事件插入联邦成员的按时间顺序排序的事件队列中，或者从队列中删除。联邦没有一个集中的包括所有事件的事件队列，联邦成员使用RTI的时间管理服务来发现其它联邦成员产生的事件（外部事件），这些外部事件要与联邦成员自身产生的事件（内部事件）相组合。,时间管理Time Management,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,56,时间管理策略,时间调节 (Time Regulating):表明该联邦成员参与决定其它联邦成员（时间管理策略为时间受限 ）的仿真时间的推进。时间受限 (Time
37、 Constrained):表明该联邦成员的仿真时间推进由其它联邦成员（时间管理策略为时间调节 ）的仿真时间的推进决定。,时间管理Time Management,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,57,既不是时间受限也不是时间调节的联邦成员，其与时间管理服务无关，这是联邦成员加入联邦时的缺省设置；既是时间受限又是时间调节的联邦成员，其与时间管理完全相关，它是完全同步的。它不能不考虑其它联邦成员而独立推进仿真时间，其它联邦成员也不能不考虑它而推进仿真时间；是时间受限但不是时间调节的联邦成员，其允许其它联邦成员调节它的仿真时间，但它不影响其它联邦成员的仿真时间推进。这种情况适用于仅记
38、录显示信息的联邦成员或是其它被动的联邦成员；是时间调节但不是时间受限的联邦成员，其影响其它联邦成员的仿真时间推进，但其仿真时间不受其它联邦成员限制。 例如，有一个使用保守同步机制的联邦（所有的联邦成员既是时间受限也是时间调节的），由于使用了较好的算法和硬件，使得整个联邦的推进速率比墙钟的要快。此时如果要对这个仿真应用进行可视化，可以增加一个这样的时间调节但时间不受限的联邦成员，它的任务就是根据墙钟速率推进仿真时间。,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,时间管理策略四种组合,Federate A,Interface,1. Set Lookahead2. Update attribut
39、e values3. Next Event Request4. Reflect attribute values5. Time Advance Grant,1. Set Lookahead2. Update attribute values3. Next Event Request 4. Reflect attribute values5. Time Advance Grant,Runtime Infrastructure,. Time Management .,Federate intends to advance time,Federate B,Federate intends to ad
40、vance time,时间管理Time Management,HLA接口规范,高层体系结构（HLA）仿真技术,59,HLA规则是构成HLA标准的三个组成部分之一；HLA规则表达了对HLA兼容的联邦成员和联邦的设计目标和限制；HLA规则总结了HLA如何应用的方式；HLA规则前五条是关于联邦的，后五条关于联邦成员的。,HLA规则,高层体系结构（HLA）仿真技术,60,联邦规则,规则1：联邦应该有一个联邦对象模型FOM，FOM遵循HLA的对象模型模板OMT。 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。,HLA规则,高层体系结构（HLA）仿真技术,规则2：在联邦中，
41、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。,61,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。,HLA规则,高层体系结构（HLA）仿真技术,规则4. 在联邦执行过程中，联邦成员和RTI之间将遵循HLA接
42、口规范进行交互。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，其任何更新该实例属性值的尝试将被RTI拒绝。,62,规则6：联邦成员应该有一个仿真对象模型SOM，SOM遵循HLA的对象模型模板OMT。对于联邦成员，要使用HLA术语表述其所有仿真功能，至少是该联邦成员在任何联邦中可能向外展示的数据。这个文挡就是它的仿真对象模型（SOM）。在联邦设计期间，O
43、MT建立了表述联邦成员特征所需要的最小信息集。,联邦成员规则,HLA规则,高层体系结构（HLA）仿真技术,规则7：联邦成员应该能更新和/或反射其SOM中规定的任何属性、发送和/或接收其SOM中规定的交互。在SOM中提到的属性和交互必须完全被RTI所支持。一个联邦成员将启动和RTI有关的适当行为，并将响应RTI针对其SOM中的每个属性或交互所启动的服务。,63,规则8： 在联邦执行过程中，联邦成员应该能按SOM中的规定，动态地转移和/或接收属性的所有权。联邦成员不仅要支持SOM中数据的产生和消费，而且要实现属性所有权转移协议。联邦成员愿意（或不愿意）转移所有权必须在它的SOM中声明。,联邦成员规则,HLA规则,高层体系结构（HLA）仿真技术,规则9：联邦成员应该能按SOM中的规定，改变更新属性的条件（例如门限值）。SOM指出联邦成员更新给定属性的条件（时间段、门限值界限等），联邦成员应该具有改变这些条件的能力。,规则10： 联邦成员应该能管理局部时间，从而允许它和联邦中其它的成员协调数据交换。这条规则要求某一联邦成员使用一些RTI的时间管理函数来管理其仿真时间，并允许其它的联邦成员管理它们自己的仿真时间。联邦成员可以决定不用任何时间管理服务。,64,结束,现代仿真技术与应用 第六章分布式交互仿真,
