计算机生成兵力模型的实时调度技术

针对计算机生成兵力系统在采用步长法推进逻辑时间时其实时性易受影响的问题,提出了将时间同步和模型调度进行解耦的实时推进方法,其中同步过程使用独立的线程读取本地时钟并通过运行支撑环境(RTI)驱动逻辑时间推进.同时提出了一种适合兵力模型的新的静态调度算法.该算法根据模型运行周期和系统步长划分调度表,并基于负载均衡的原则为模型分配仿真步长,具体包括3个处理过程:为仿真实体分配节点、产生初始调度表、运行时调整调度表.实验结果表明所提出的方法在保证良好的实时性基础上具有较小的开销和较高的处理器利用率.      

一种被动更新LBTS的HLA时间管理方案

LBTS(Lower Bound Time Stamp)查询是影响时间管理性能的重要因素.为提高高层体系结构(HLA,High Level Architecture)中时间管理的性能,提出了一种减小最小时间戳下限LBTS传递次数的优化方法,将主动查询LBTS变成当LBTS改变时才通知相应的受控成员.应用可靠组播服务,降低了时间管理的通讯代价,将算法应用在具有自主知识产权的AST-RTI(Advanced Simulation Technology-Run Time Infrastructure)中,应用系统证明能有效提高RTI的实时性.最后针对RTI时间管理机制在仿真应用中带来的问题以及解决方法进行了讨论.      

基于反射的分布交互仿真软件框架

软件框架需要在领域内不同的应用环境中使用,因此框架的适应性是其非常重要的质量属性.将反射技术引入建模与仿真领域,通过将支持大规模分布交互仿真系统开发的软件框架进行体系结构级的反射,解决了系统结构动态演化和运行时扩展问题;通过对仿真模型进行组件或对象级的反射,解决了模型的动态表示和行为演化问题.通过将反射塔构造为一个数据仓库对反射模型进行集中管理和统一接口访问,使系统在体系结构模式上表现为以数据仓库为中心,改善了反射系统的安全性,同时提出了一种新的基于反射数据库的软件设计模式.利用RTI的服务去维护分布的仿真节点的反射数据库,简化了系统的实现,同时也封装了RTI,从而构造了一个比HLA更高级和友好的分布计算和仿真环境,为仿真应用系统的快速开发提供了强有力的支持.      

令牌传递网络节点消息缓冲容量的确定方法

在网络系统中,节点缓冲区内消息发生覆盖或溢出会造成消息的丢失,对于限时令牌网络,节点消息发送时间和消息缓冲容量的分配是影响消息实时性的重要因素.针对令牌传递网络分析了节点消息缓冲机制,说明了消息缓冲容量的确定与网络带宽分配方法的关系,并提出了消息缓冲容量的确定方法,导出了避免消息覆盖或溢出所需的最大发送和接收缓冲容量余度.指出在消息的产生间隔大于该消息的最大允许的延迟时间和接收节点响应时间的条件下,发送和接收端的消息缓冲容量等于被缓冲消息的长度.     

基于伪距差分增强的分布式节点时间同步方法

传统时频同步方法维持分布式节点之间同步的精度较高，但并不适用于空间非接触节点的时频同步问题.本文提出一种基于伪距差分增强的时间同步方法，给出了系统原理和基本组成，运用总体最小二乘法解算分布式节点的先验钟差信息，并利用卡尔曼滤波构建了主从节点间的时间同步算法模型.仿真校验与结果分析显示，相比独立GPS授时同步，本文提出的系统同步算法能够提高空间分布式节点同步精度，在基线距离平均为25km的条件下，可将节点同步精度控制在亚纳秒量级.      

仿真网格下的节点选择

仿真网格是一个将网格技术和建模与仿真技术相结合的网络化仿真平台,节点选择是提高仿真网格下仿真执行性能的重要手段.根据仿真网格下资源异构性的特点,提出一套形式化的节点性能评价标准,以此标准为依据建立节点选择的数学模型,并给出选择最优节点集合的节点选择算法.算法实验表明,该算法以节点的计算能力为优先考虑,同时顾及节点之间的通信性能,并能够回避通信性能参差不齐时好的通信性能掩盖住差的通信性能的情况,能够起到提高仿真执行效率目的.     

SCI/RT总线的扩展子优先级流量均衡

建立了基于OPNET软件的SCI/RT(Scalable Coherent Interface for RealTime)TRAIN协议仿真模型,对流量均衡问题进行仿真分析.结果显示,当环路负载增加时,每个节点流量的增量是不同的.在环路处于重负载时,远离管理者的节点得到的流量近似于零,而靠近管理者的节点基本上占用了所有的环路流量.SCI/RT TRAIN协议提出管理者迁移流量均衡方式解决这个问题.通过对8节点环路进行仿真,得出管理者迁移方法的均衡效果依赖于管理者在环路的配置方式的结论,当每个节点均具有管理者功能时,环路均衡效果达到最好.提出了扩展子优先级的流量均衡新方法.8节点环路的仿真结果显示,该方法具有更好的流量均衡能力和更高的节点流量.同时,通过对扩展子优先级均衡方法在6节点,10节点和12节点环路的仿真,证明了该方法在不同规模的环路中均可使用.     

飞行器动力学虚拟样机技术研究

动力学虚拟原型样机的开发有许多关键技术,如:高等级建模粒度、实时的运行框架、规范的数据结构和共享的仿真资源等等.通过对动力学虚拟样机进行初步研究,提出了一个支持复杂动力学虚拟样机系统的设计/开发/集成环境,并对基于运行时间框架RTI(Run Time Infrastructure)的协同仿真环境做了较深入探讨,提出利用数据网关技术解决实时性能高的仿真子网与协同仿真主干网的互联问题,并总结了动力学虚拟样机的特点和关键技术.      

大规模卫星星群域管控策略设计

针对大规模卫星星群单节点管控带来的系统通联性差、地面资源依赖度高等问题,提出了分层管理、域内自治、动态维护的卫星星群分布式域管控策略。首先,设计了衡量卫星节点管控能力的静态指数及动态指数,并提出了多因素加权的星群簇首选择方法。其次,提出了通过逐层择优的方式进行域结构初始化的算法流程。最后,根据星群变化情形,提出了基于事件触发的动态时间片域管控方法,保证了大规模星群在全任务周期内能维持相对稳定的管控构型。仿真结果表明,所提出的域管控策略能够有效完成对目标星群的簇首选择、域初始化及动态维护过程,并保持域结构的稳定。实现了目标星群在空间中的域结构划分管理,使地面直接参与管理的卫星节点数目降至原管理模式的14%,有效解决了星群管控严重依赖地面资源的相关问题。     

低树代价的低轨卫星网络组播算法

为了解决低轨卫星网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法.CCST算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法.在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而大大提高了网络带宽利用率.在w-CCST算法中,通过调整加权因子可以适度增大树代价、降低端到端传播时延,以支持某些时延性能要求严格的实时业务.仿真结果说明,CCST算法的树代价性能比其它算法有显著改善,w-CCST算法的端到端传播时延性能好于CCST算法.      

基于树拓扑结构的多联邦系统

多联邦系统的逻辑结构对系统的开发、运行、以及可扩展性有着重要的影响.提出了基于树形拓扑结构的多联邦系统,在此系统中联邦之间通过代理(proxy)相互连接,每个联邦只与上级和下级联邦存在直接的逻辑连接关系,避免了数据传输多通道问题和传输回路等问题.针对实时树拓扑结构分级多联邦系统,提出了利用运行时间框架(RTI,Run-Time Infrastructure)的时间管理机制对系统的时间推进进行同步的策略,通过合理设置时间主控联邦成员和受控联邦成员,源自根联邦的同步信号能够通过树拓扑结构传递到最底层的叶联邦,从而保证了整个系统在时间推进上的同步.最后分析了系统中同步信号的时间延迟,给出了计算时间延迟的公式.该公式显示,系统分级越多,同步信号的时间延迟越大.      

基于HLA的协同仿真运行管理集成环境

基于HLA的协同仿真运行管理集成环境主要解决复杂分布仿真系统设计中的仿真问题.通过定义支持仿真运行管理环境的开放接口,使所有符合仿真运行管理环境规范的仿真工具和仿真应用都可以在仿真运行管理环境的支持下,集成起来.协同仿真运行管理集成环境支持不同类型仿真应用子系统的互操作,支持仿真工具的集成,具有仿真运行管理、仿真时间管理、仿真数据管理等功能.协同仿真运行管理集成环境的应用领域十分广泛,具有很大的实用价值.      

HLA/RTI下周期与非周期任务调度的实时性改进

为了把高层体系结构的标准应用到实时系统中,必须确保运行时支撑环境的实时性.联邦成员间相关的任务之间有优先顺序约束关系,在联邦成员内调度运行时较难提供可预测的响应,因而难以保证所有任务尤其是非周期任务的实时性.以任务调度理论的角度在联邦成员内部综合调度周期与非周期任务运行的D-EDF（Double-Earliest Deadline First）策略,既能舍弃部分冗余数据使周期性任务在截止时间前高效完成,又能调度非周期性任务规则的运行提高实时响应速度,使得联邦成员可以高效地处理有优先顺序约束关系的任务,进而改进了运行时支撑环境的实时性.最后证明了D-EDF调度策略的可行性.      

基于RTI的PDM框架实现策略

近年来,随着分布交互仿真技术的不断发展,解决仿真系统互操作和重用的高层体系结构的提出,以及ＰＤＭ技术的广泛应用和面临的新的挑战,提出了基于ＲＴＩ的ＰＤＭ框架技术,采用ＲＴＩ作为框架的运行支撑系统,以及通过联邦的运行方式,支持企业的动态联盟。阐述了基于ＲＴＩ的ＰＤＭ框架的特点,并对其实现的策略和应用作了有意义的研究。     

识别结构撞击响应的时序法

本文首先把识别质点与结构撞击载荷的时序法应用于分析结构弹性碰撞的瞬间响应，并且针对质眯和杆、杆和杆的刚性（不考虑接触变形）撞击问题，用时序法得到了与波动解完全相同的结果，从而进一步验证了用时序法识别撞击响应的可行性。     

一种基于时间序列的自适应网络异常检测算法

传统的网络管理工具通常是根据预先设定的阈值进行网络流量异常检测,这种方法虽然简单,但不能根据网络状况进行自适应的动态调整.分析了基于时间序列的Holt-Winters异常检测方法,结合建立的历史流量的正常模型,改进了Holt-Winters模型的基值以及平滑因子参数的获取过程,加快了算法的启动时间,缩短了算法对网络环境的自适应时间.改进的Holt-Winters算法相较于原来的Holt-Winters算法以及阈值检测方法检测的正确率更高、误报率更低.     

面向任务的单武器系统平均修复时间模型

平均修复时间(MTTR,Mean Time To Repair)作为一个重要的维修性定量指标,目前其预计方法及算法立足于大量的试验结果和经验估计.通过对任务—装备—维修组成的面向任务的队列模型的研究,将任务需求、武器系统的可靠性及维修性综合考虑,针对故障率和修复率均服从指数分布的可修系统,建立了一种基于M/G/1可修排队模型的武器系统MTTR的模型,并给出了定量预计方法.此模型符合基于可靠性基础上的维修理论的基本结论,避免了设计初期对大量维修统计数据的依赖,为订购方在装备采购中提出维修性定量的要求提供了依据.