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基于HLA的分布式虚拟靶试系统及仿真一致性研究

作　者: 姚和平
导　师: 马捷中
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 高层体系结构分布式虚拟靶试系统时钟同步时间一致性空间一致性数据分发控制数据过滤
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 212次
引　用: 1次
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内容摘要

分布式虚拟环境技术是虚拟现实技术的研究热点之一。一致性是分布式虚拟环境的基本要求，但在基于高层体系结构(High Level Architecturel，HLA)的分布式虚拟环境中，一致性问题并未得到很好解决，阻碍了分布式虚拟环境的可伸缩性。本文首先构建了基于HLA的分布式虚拟靶试系统，提出了基于HLA的联邦成员的系统结构三个层次通用设计模式。三个层次结构分别为：网络层、交互层和应用层。网络层主要负责底层数据通讯和联邦管理，应用层完成实体仿真的任务，重点在交互层中实现了时间一致性、空间一致性和数据分发控制，扩展了RTI的功能。分为：时间一致性、空间一致性和数据分发控制三个方面来论述。时间一致性需要解决分布式仿真系统中各仿真节点的时钟同步问题。本文在分析了常用时钟同步方法的基础上，结合分布式虚拟靶试系统的特点，提出了基于兴趣域的自发式时钟同步方法。该方法没有时间主机的概念，可进行灵活的同步定时，动态反映各个邦元节点之间的关联密切程度。性能分析和模拟测试结果表明，该策略能有效提高仿真系统的性能，缓解系统的时空不一致程度。为了克服因坐标系不同而造成的空间不一致，本文给出了一种在HLA／RTI中实现坐标转换的机制。讨论了坐标转换的必要性及转换方式和转换模式等问题。研究了分布式虚拟靶试系统中所用坐标系之间的转换关系，给出了转换公式。将分布式虚拟环境中的DDM数据分发管理、数据过滤、DR推算定位三种基本技术相结合，对数据分发控制研究了一种新的实现结构及数据分级过滤方法。在数据发布和接收传输过程中，首先由RTI的DDM服务建立数据传输通道，然后使用数据分级过滤方法对通道上传输的数据进行自适应调整式过滤，根据网络状况和节点的计算能力将非关键信息有选择的过滤掉，保障关键信息的传输带宽。最后通过DR推算定位技术对过滤掉的非关键数据进行恢复。使分布式虚拟环境中各个仿真节点的数据保持一致性。本文最后在分布式虚拟靶试系统中实现了时间一致性、空间一致性和数据分发控制，并对其性能进行了测试分析和评价。结果表明，系统的性能有明显的提高，很好的解决了系统的不一致程度。本文提出的基于HLA的联邦成员系统结构设计模式和一致性实现机制具有一定的通用性，研究结果对建立大规模分布式仿真系统有一定的借鉴和参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-16
  1.1 分布式虚拟环境的概念  10
  1.2 国内外相关研究及应用现状  10-12
    1.2.1 应用领域  11
    1.2.2 相关系统  11-12
  1.3 分布式虚拟环境的一致性问题  12-13
  1.4 论文的研究内容和创新点  13-15
  1.5 论文的组织与安排  15-16
第二章基于HLA的分布式虚拟靶试系统试验平台  16-33
  2.1 高层体系结构(HLA)技术分析  16-19
    2.1.1 HLA的组成  16-17
    2.1.2 HLA的基本思想  17-18
    2.1.3 HLA的主要特点  18-19
  2.2 系统开发的软硬件环境  19-20
  2.3 基于HLA的分布式虚拟靶试系统联邦设计  20-25
    2.3.1 定义联邦目标  20-21
    2.3.2 开发联邦概念模型  21-22
    2.3.3 设计联邦  22-23
    2.3.4 开发联邦  23-25
  2.4 基于HLA的分布式虚拟靶试系统总体结构设计和功能划分  25-32
    2.4.1 分布式虚拟靶试系统结构总体设计  26-27
    2.4.2 分布式虚拟靶试系统各个联邦成员结构和功能分析  27-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章基于HLA的分布式虚拟靶试系统中的时间一致性  33-45
  3.1 时钟同步技术概述  33-34
  3.2 时钟同步技术常用方法分析及比较  34-39
    3.2.1 硬件时钟同步技术  34-35
    3.2.2 软件时钟同步技术  35-37
    3.2.3 分层式混合同步技术  37-38
    3.2.4 常用时钟同步方法的比较  38-39
  3.3 分布式虚拟靶试系统中的时钟同步技术  39-40
    3.3.1 分布式虚拟靶试系统中时钟同步问题的特点  39
    3.3.2 基于兴趣域的自发式同步技术基本思想  39-40
  3.4 基于兴趣域的自发式同步技术的实现  40-42
    3.4.1 主节点的选择  40-41
    3.4.2 请求同步操作  41
    3.4.3 同步定时在分布式虚拟靶试系统中的实现  41-42
  3.5 基于兴趣域的自发式同步技术的验证分析  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章基于HLA的分布式虚拟靶试系统中的空间一致性  45-55
  4.1 坐标转换的基本问题分析  45-48
    4.1.1 坐标转换的必要性  45-46
    4.1.2 坐标转换的方式  46-47
    4.1.3 坐标转换的模式  47-48
  4.2 分布式虚拟靶试系统中的坐标系统  48-50
    4.2.1 地心坐标系(Geocentric Coordinate)  48-49
    4.2.2 测地坐标系(Geodetic Coordinate)  49
    4.2.3 拓扑坐标系(Topographic Coordinate)  49-50
    4.2.4 实体坐标系(Entity Coordinate System)  50
  4.3 分布式虚拟靶试系统中的坐标转换  50-53
    4.3.1 测地坐标系与地心坐标系的转换  50-52
    4.3.2 NED拓扑坐标系与地心坐标系的转换  52
    4.3.3 实体坐标系与地心坐标系的转换  52-53
  4.4 坐标转换在分布式虚拟靶试系统中的实现  53
  4.5 坐标转换算法验证  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章基于HLA的分布式虚拟靶试系统中的数据分发控制  55-71
  5.1 概述  55-56
  5.2 数据的分发控制分析  56-59
    5.2.1 DDM概念及过滤原理  56-57
    5.2.2 实现DDM的几种方法分析  57-58
    5.2.3 DDM算法的选取  58-59
  5.3 数据的传输控制研究  59-64
    5.3.1 分布式虚拟环境的网络传输要求  59-60
    5.3.2 传输信息类型和分级数据包格式  60-62
    5.3.3 数据分级过滤  62-64
      5.3.3.1 本地仿真实体数据信息发送队列  63-64
      5.3.3.2 数据分级过滤在分布式虚拟靶试系统中的实现  64
  5.4 数据的一致性控制分析  64-68
    5.4.1 DR算法的基本原理  65
    5.4.2 DR模型及算法  65-67
    5.4.3 DR算法在分布式虚拟靶试系统中的实现  67-68
  5.5 数据分发控制的效能评估  68-70
  5.6 本章小结  70-71
第六章基于HLA的分布式虚拟靶试系统的实现结果  71-80
  6.1 系统运行结果  71-77
  6.2 系统一致性评价  77-78
  6.3 系统特点分析  78-79
  6.4 本章小结  79-80
第七章总结和展望  80-83
  7.1 论文工作总结  80-81
  7.2 进一步的研究  81-83
参考文献  83-87
在校期间发表论文和参加科研情况  87-88
致谢  88-89

基于HLA的分布式虚拟靶试系统及仿真一致性研究

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