基于Web服务的分布式仿真关键技术研究

【摘要】： 随着仿真需求、仿真技术和各种支撑技术的发展,建模和仿真的技术内涵和应用模式得到不断的扩展和丰富,特别是网络技术的不断发展,对分布式仿真的互操作性和重用性提出了新的更高层次的要求。Web服务是基于XML的,能够通过网络标准协议调用,具有自描述、自包含能力的模块应用。Web服务作为一种新兴的Web应用模式,是Web上数据和信息集成的有效机制;Web服务为建立分布式Web应用提供了一个新的、不断发展的典范。本文的研究目标是应用Web服务技术对HLA分布式仿真进行扩展,探索基于Web服务的分布式仿真关键技术,使仿真资源、联邦成员以及运行支撑环境等以Web服务的形式驻留在广域网上,实现动态、统一的管理维护,允许终端用户在广域网上加入仿真或者通过浏览器组合一个新的仿真。 以基于Web服务的HLA分布式仿真扩展框架为主线,本文主要研究了Web服务化的分布式仿真运行支撑环境,基于仿真时态数据库的分布式仿真数据收集服务,面向分布式仿真资源库的统一检索等关键技术。主要研究内容如下: 分析传统HLA分布式仿真在互操作性和重用性方面所存在的问题,基于Web服务对HLA分布式仿真进行改进研究,提出低耦合的HLA分布式仿真模型和基于该模型的HLA分布式仿真扩展框架,给出仿真服务注册中心、仿真成员服务、运行支撑服务等核心模块的详细设计,以及基于该扩展框架的仿真过程模型。在该扩展框架下,联邦成员和运行支撑环境以Web服务的形式驻留在广域网上,仿真终端用户可以在远程独立实现各自的仿真代码,并且可以简单地通过组合必须的仿真服务、运行支撑服务来组建大规模的分布式仿真系统。该框架充分支持仿真运行支撑环境和仿真模型的动态发现,能够合并Web服务资源管理框架和Web服务安全性规范、具有建立一个功能完备的分布式仿真系统的潜力。 在基于Web服务的HLA分布式仿真扩展框架上,进行RTI的设计分析,设计Web服务化的分布式仿真运行支撑环境,开发Web服务化的RTI原型系统pRTI-WS,通过应用验证其概念可行性,并给出相应的性能分析和实验测试。Web服务化的RTI设计框架在联邦成员和RTI之间加了一层基于SOAP/HTTP的RTI通信代理层,会造成一定的实时性能损失,但却能够大大提高HLA分布式仿真的重用性和互操作性。Web服务化RTI适用于广域网范围下粗粒度的分布式仿真应用。 面向分布式仿真运行过程中数据的高效收集和实时查询提出仿真时态数据库模型,设计仿真时态数据库原型系统,包括相应的存储实现、索引设计以及查询优化。该原型系统入库速度快、基于时态信息的查询效率高,适用于面向回放和实时查询的分布式仿真数据收集应用。 对分布式仿真数据收集的目标进行分析,提出Web服务化的分布式仿真时态数据收集方法。在基于Web服务的HLA分布式仿真扩展框架上,结合仿真时态数据库设计分布式仿真数据收集服务,实现数据收集应用的动态发现和组合,同时给出相应的应用实例和性能测试。 针对分布式仿真资源库中仿真异构资源的检索和获取效率问题,基于Web服务技术设计统一检索框架,提出面向服务分发和结果融合的检索服务统一模型、基于XML的结果记录元数据模型,以及相应的服务分解和结果融合算法。该设计实现简单,时空性能好;能够基于XML统一来自各数据检索源返回的异构数据记录;充分利用Web服务机制的封装性、规范性、松散耦合和高度可集成的特点,实现异构数据源检索接口的透明集成,可扩展性强;针对特定领域兼顾各数据源检索服务的特点实现全局优化,提高仿真资源的利用率。