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基于HLA的工程级仿真系统框架关键技术研究

作　者: 朱诗源
导　师: 黄健；郝建国
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: HLA RTI 反射内存 HIL RTX
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 87次
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内容摘要

高层体系结构(High Level Architecture,HLA)已成为分布式仿真领域公认的标准化体系结构,具有很好的互操作性和可重用性,并广泛应用于武器装备论证和作战训练中。但传统的实现中,HLA的软件支撑平台是基于TCP/IP协议实现的,不能适应像半实物仿真这样要求具有很强实时性能的一类仿真。在HLA的基础上研究一种工程级仿真系统框架,通过对HLA底层通信机制和管理服务机制的改进,达到对像半实物仿真等一类实时仿真的支持,是对HLA应用的一种很好的拓展。论文完成了该系统框架的初步实现,并对所采用的相关技术、算法的实现效果进行测试比较,验证了该框架结构基本满足了实时仿真的要求。具体研究内容和完成的工作包括以下几个方面:(1)结合HLA/RTI框架的特点和优势,对RTI从服务、底层通信和仿真应用三个层次角度分析,找出提高HLA/RTI框架实时性能的途径,进而提出了采用RTX、反射内存和半实物仿真等技术来提高实时性的方法。(2)分析了传统HLA/RTI框架的局限性和影响实时性能的各种因素,结合半实物仿真中提出的要求和基本流程,提出一种工程级仿真系统框架结构。(3)结合HLA分布式仿真特点,从硬件平台类型的选择出发,确定了一种层次式实时框架结构,分别从底层通信层和管理服务层两方面给出了具体设计方案。(4)初步实现了工程级仿真系统框架。验证了对底层所采用技术的有效性;对管理服务的主要方面提出了相应的实现算法;从应用的角度,提供了一个联邦成员运行框架,便于用户使用;特别设计出了实时仿真中一类特殊的成员——代理成员的作用原理和实际操作流程。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-17
  1.1 引言  12-13
  1.2 课题研究背景及目的  13-15
  1.3 本文的主要工作  15
  1.4 论文的组织结构  15-17
第二章 HLA/RTI框架结构  17-27
  2.1 先进分布仿真技术  17-19
    2.1.1 起因与发展  17
    2.1.2 高层体系结构HLA  17-19
  2.2 联邦运行支撑环境RTI  19-26
    2.2.1 RTI服务层  20-22
    2.2.2 底层通信层  22-24
    2.2.3 仿真应用层  24-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章工程级仿真框架结构设计  27-42
  3.1 仿真系统框架分析  27-29
    3.1.1 HLA/RTI框架的局限  27
    3.1.2 框架实时性能分析  27-29
  3.2 HIL仿真  29-33
    3.2.1 HIL仿真要求  29-32
    3.2.2 HIL仿真设计  32-33
  3.3 仿真系统框架结构  33-41
    3.3.1 硬件平台分类  33-38
    3.3.2 层次式实时结构  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章底层通信层设计  42-55
  4.1 实时网络硬件  42-45
    4.1.1 反射内存网络  42-44
    4.1.2 HIL接口  44-45
  4.2 实时网络软件  45-51
    4.2.1 实时网络程序接口  45-46
    4.2.2 反射内存空间配置  46-49
    4.2.3 读写数据流程分析  49-51
  4.3 实时网络相关技术  51-54
    4.3.1 无快帧I/O的单任务多帧技术  51-52
    4.3.2 具有快帧I/O的单任务多帧技术  52-53
    4.3.3 使用多任务的多帧技术  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章管理服务层设计  55-69
  5.1 时间推进  55-59
    5.1.1 保守同步算法  56-58
    5.1.2 时间弯曲算法  58-59
  5.2 消息排序  59-63
    5.2.1 因果排序  59-60
    5.2.2 因果全排序  60-62
    5.2.3 Delta因果关系  62
    5.2.4 时戳排序  62-63
  5.3 相关管理服务  63-68
    5.3.1 数据分发管理服务  63-67
    5.3.2 其他管理服务  67-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章工程级仿真系统框架实现  69-85
  6.1 成熟技术验证  69-72
    6.1.1 反射内存技术  69-70
    6.1.2 RTX技术  70-72
  6.2 管理服务实现  72-79
    6.2.1 时间推进算法  72-74
    6.2.2 时间同步算法  74-76
    6.2.3 内存管理算法  76-79
  6.3 仿真运行框架实现  79-84
    6.3.1 普通联邦成员  79-82
    6.3.2 代理联邦成员  82-84
  6.4 本章小结  84-85
第七章总结  85-87
  7.1 论文工作总结  85
  7.2 工作展望  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-93
作者在学期间取得的学术成果  93-94
  （一）发表的学术论文  93
  （二）参加的科研工作  93-94
附录A 概念及定义  94-96

基于HLA的工程级仿真系统框架关键技术研究

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