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《国防科学技术大学》 2005年
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大规模分布式仿真系统的时空一致性研究

钟海荣  
【摘要】:时空一致是分布式仿真系统的基本要求。随着分布仿真技术的不断扩展,仿真系统的规模越来越大,参与仿真的实体越来越多,地理分布也越来越广,大规模分布式仿真系统中的时空不一致问题更加突出。 本文主要基于高层体系结构(HLA:High Level Architecture),研究了大规模分布式仿真系统的时空一致性问题。 首先,本文界定了分布式仿真系统的时空一致性问题的内涵与外延,分析了产生时空不一致的原因;建立了时空不一致问题的定量分析方法,提出了各类时空一致性要求和三类不同强度的时空一致控制策略;通过研究时间推进机制与时空一致性要求之间的关系,推导出满足时空一致要求的Lookahead设置方法,指出运行支撑环境(RTI:Run-Time Infrastructure)应当充当类似分布式实时调度器的角色,采用分布式实时调度的方法来克服分布式仿真系统中的动态时空不一致;指出了解决各类时空不一致的途径。 接着,本文研究了各类时空一致控制技术: 针对当前计算LBTS(Lower Bound on Time Stamp)时“过于保守”的缺陷,基于大规模分布式仿真中存在的“局部性”原理,分析了邦元间时间推进中的制约关系,进而提出了基于区域预测的时间推进优化策略:通过扩展区域,预测未来某段时间内邦元间的制约关系,让无关邦元不参与LBTS的计算,使得Time-constrained flag为真的邦元能更大胆地推进;同时结合乐观机制来克服小概率的时间失序。性能分析和模拟测试表明,该策略能提高仿真系统性能,增加并发度和加速比,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,本文研究了HLA/RTI仿真框架中的坐标转换实现机制。重点解决了如何转换、何时转换、由谁转换、如何标示所用坐标系、如何调用坐标转换模块等问题,实现了各种常用坐标系的转换模块,提出了综合转换模式:当邦元声明兴趣时,把区域信息转换成标准坐标系;当邦元更新状态时,由接收方进行坐标转换。综合转换模式能减少坐标转换次数和坐标转换累积误差。 根据广域网的延迟特性,研究了基于实体迁移的概率弱时空一致性控制机制。首先提出了一种综合主机负载和网络负载的实体最优时空一致配置标准,指出了实体迁移对动态时空一致性的意义;分析了HLA/RTI框架对实体迁移的支持与不足,重点研究了满足概率弱时空一致性要求的实体迁移仲裁策略,提出了基于预期收益的实体迁移决策算法。模拟测试表明,实体迁移仲裁策略能有效维护系统的弱时空一致性。 研究了基于变MRMS(More Reward with More Service Time)模型的准时空一致性控制机制。首先分析了HLA分布仿真中变MRMS模型与准时空一致性的关系;然后采用一种启发式的两层动态调度策略,其中高层调度算法用来决定任务的服务时间数量,底层按照EDF(Earliest Deadline First)调度任务的执行顺序。通过折中仿真对象的计算精度要求和
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP391.9

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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3 范林军;凌云翔;王涛;燕厚仪;;探索分布仿真应用中广义时空域层级一致性[J];软件学报;2013年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐春蕾;大规模分布式虚拟环境的时空一致性[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘廷宝;HLA基于历史信息排序的数据分发机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 程建飞;基于HLA的地面作战信息系统的视景仿真技术研究[D];沈阳理工大学;2011年
3 姚刚;分布式作战仿真系统实时互联关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 唐超;分布式航空兵作战仿真系统的研究[D];华中科技大学;2011年
5 王涛;基于混合时钟的轻量级分布式仿真支撑环境研究[D];国防科学技术大学;2011年
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8 徐哲锋;基于中间件的HLA/RTI功能扩展研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 张达;HLA仿真系统的实时性研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 郑娟娟;基于HLA的分布式复杂光学信源仿真和生成技术[D];长春理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 郝建国;高层体系结构(HLA)中的多联邦互连技术研究与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
3 刘晓建;大规模分布式仿真信息传输延迟技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 马耀飞;龚光红;;计算机生成兵力建模仿真支撑框架[J];北京航空航天大学学报;2008年01期
10 焉彬;张曙光;孙金标;;面向服务的空战仿真协调逻辑集成[J];北京航空航天大学学报;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾梅生;陈国华;;基于HLA的计算机辅助桌面应急演练系统架构设计[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
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6 刘晓平;唐益明;郑利平;;复杂系统仿真对复杂系统研究与创新的意义[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
7 胡勇;李文元;周宏斌;;浅谈仿真技术的发展趋势及其在军事领域内的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
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10 张文君;付光远;缪栋;杨小冈;;军事训练DIS建模研究[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈彬;面向DEVS的多范式建模与仿真关键技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2010年
2 张伟;分布式大规模虚拟环境中的序一致性[D];国防科学技术大学;2010年
3 夏文俊;面向概念设计的定性建模技术研究[D];华中科技大学;2011年
4 宋娟;基于复杂性理论的技术联盟知识转移影响因素研究[D];中南大学;2011年
5 官东;网格环境下的HLA仿真关键问题研究[D];中南大学;2011年
6 刘民岷;基于网格计算的分布式仿真关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
7 聂文平;修井作业机械化装置的系统仿真与实验研究[D];东北石油大学;2011年
8 刁克功;分区管理模式给水管网的水力分析与模拟技术研究[D];北京工业大学;2011年
9 赵新;面向海军战役分析的动态随机影响图建模与仿真方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 周航军;分布式大规模虚拟环境消息序一致性时间管理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董广宇;基于HLA船舶仿真系统设计和时间管理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 马宏男;高速水下航行体半实物实时仿真系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 方华;基于SHARC阵列的被动时间反转镜仿真平台研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘廷宝;HLA基于历史信息排序的数据分发机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨雷;Web环境下的Simulink仿真系统研究与开发[D];大连理工大学;2010年
6 赵景梅;射频功放行为模型及电路仿真技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 鲍猛;基于STK的卫星导航干扰仿真技术研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 刘利浦;HLA在扩频通信仿真系统中关键技术的研究[D];沈阳理工大学;2010年
9 王寿钦;基于蒙特卡洛建模仿真的广州地铁三号线列车发车时间间隔研究[D];华南理工大学;2011年
10 陈军;基于STAGE的战场态势与指控系统开发[D];电子科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕芳;周忠;魏晟;吴威;;基于协调组的RTI时间管理方法[J];北京航空航天大学学报;2008年09期
2 张炯;雷小永;戴树岭;;真实感DVE时空一致性技术[J];北京航空航天大学学报;2010年08期
3 周源海,陈谊;分布式三维虚拟环境中的实时性[J];北京工商大学学报(自然科学版);2004年05期
4 倪何;程刚;孙丰瑞;;某型船用汽轮机本体模块化建模和仿真[J];船舶工程;2007年03期
5 刘东飞;王玉师;叶斌;;基于层次结构传感器网络时间同步[J];传感器世界;2006年01期
6 周艳;朱庆;冯亮;;分布式虚拟地理环境中时空一致性研究[J];地理信息世界;2005年05期
7 胡永春;张雪松;许伟国;王松;;IEEE 1588时钟同步系统误差分析及其检测方法[J];电力系统自动化;2010年21期
8 祖映翔;刘觉民;鲁文军;刘忠仁;;基于DSP的原动机及其调速系统动态仿真[J];电力自动化设备;2011年02期
9 孙平;杨乐平;;STK中可视化实体模型的设计与运动控制[J];电脑开发与应用;2006年04期
10 陈专红;;结合视景仿真的分布式作战训练仿真系统设计[J];电脑开发与应用;2007年12期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 黄红兵;叶超群;金士尧;;分布仿真中兴趣管理的关键技术[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
2 徐永波;王行仁;;分布交互仿真系统的时间管理服务研究及实现[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘民岷;基于网格计算的分布式仿真关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
2 冯润明;基于高层体系结构(HLA)的系统建模与仿真研究[D];国防科学技术大学;2002年
3 李宏亮;基于Agent的复杂系统分布仿真[D];国防科学技术大学;2001年
4 王召福;HLA邦元范型框架设计及其关键技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
5 曲庆军;高层体系结构(HLA)中兴趣管理的研究和实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
6 郝建国;高层体系结构(HLA)中的多联邦互连技术研究与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
7 李皓;基于HLA的鱼雷武器系统分布交互仿真研究[D];西北工业大学;2003年
8 陈岭;分布式虚拟环境关键问题研究[D];浙江大学;2004年
9 车永刚;科学计算程序性能分析与优化关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
10 刘步权;分布式仿真运行支撑平台中时间管理服务的研究[D];国防科学技术大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚刚;分布式作战仿真系统实时互联关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 王俊;容错CORBA系统中ORB的设计与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 杨建池;HLA/RTI中区域匹配算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 朱雨香;视景仿真技术的研究与实现[D];南京理工大学;2004年
5 陈利风;复杂大系统中数据分发管理的应用研究[D];武汉大学;2004年
6 张童;基于网格的分布式仿真研究[D];国防科学技术大学;2003年
7 陈红;协同虚拟环境的一致性控制研究[D];浙江大学;2005年
8 李增忠;纹理映射技术的研究[D];西安电子科技大学;2005年
9 冯喆;分布交互视景实时运行支撑体系结构研究[D];武汉理工大学;2005年
10 商云鹏;基于HLA和VR的防空导弹作战仿真系统研究[D];东北大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 凌云翔;范林军;王涛;张国华;;分布式节点群的参量差分时钟同步算法[J];兵工学报;2013年01期
2 张晓敏;;基于P2P的一种负载饱和避免技术研究[J];航空计算技术;2011年03期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张伟;分布式大规模虚拟环境中的序一致性[D];国防科学技术大学;2010年
2 张颖星;面向复杂系统应用的并行离散事件仿真性能优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 周航军;分布式大规模虚拟环境消息序一致性时间管理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 陈莉丽;基于多核集群的并行离散事件仿真性能优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 吴集;多智能体仿真支撑技术、组织与AI算法研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 程建飞;基于HLA的地面作战信息系统的视景仿真技术研究[D];沈阳理工大学;2011年
2 陈春红;UDP在合成孔径雷达分布式仿真中的应用研究[D];河南科技大学;2011年
3 余小勇;车辆训练模拟系统仿真中的HLA技术研究[D];浙江大学;2012年
4 李宝;基于ABD的作战仿真模型中实体移动机制研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 倪明;基于HLA的弹头姿态仿真软件研究[D];北京邮电大学;2010年
6 熊鹏飞;基于HLA架构的无人机飞行仿真系统[D];电子科技大学;2012年
7 陈文才;汽车故障诊断仿真实训系统设计与实现[D];湖南大学;2012年
8 张海波;基于HLA的分布式钻井施工仿真培训系统研究[D];东北石油大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 李宏亮,程华,金士尧,刘晓建,王俊伟;具有迁移能力的基于Agent分布仿真中的通信系统[J];计算机研究与发展;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 冯润明;基于高层体系结构(HLA)的系统建模与仿真研究[D];国防科学技术大学;2002年
2 李宏亮;基于Agent的复杂系统分布仿真[D];国防科学技术大学;2001年
3 王召福;HLA邦元范型框架设计及其关键技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 曲庆军;高层体系结构(HLA)中兴趣管理的研究和实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
5 刘晓建;大规模分布式仿真信息传输延迟技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 王缓缓;胡斌;石永;;基于消息总线的分布式仿真在CAS中的应用[J];系统仿真技术;2009年01期
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5 隆清琦;林杰;;基于多Agent的供应链分布式仿真系统设计与实现[J];计算机应用;2009年09期
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7 李实,林晓辉,林健;实现分布式仿真系统同步的一种方法[J];计算机仿真;2005年07期
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3 吴狄;陈杰;Oquendo Flavio;张娟;;基于商空间的分布式仿真系统优化设计模型[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第六分册)[中南大学学报(增刊)][C];2009年
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邝坪;基于网格的分布式仿真系统关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
2 杨雪榕;卫星跟飞编队控制问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
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1 王向文;多单片机并行分布式仿真系统的研究[D];大连海事大学;2010年
2 周晓光;基于HLA和SIMULINK的分布式仿真系统研究[D];河南科技大学;2011年
3 李灿;网格环境下基于HLA的供应链分布式仿真系统研究[D];西安理工大学;2010年
4 李长银;基于UDP组播的分布式仿真系统实现[D];电子科技大学;2011年
5 赵恩凤;基于HLA架构的舰船编队分布式仿真系统研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 李沫;HLA在分布式仿真系统中的应用[D];北京邮电大学;2012年
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9 牟泽磊;某型火控雷达信号处理仿真[D];电子科技大学;2011年
10 付秋华;基于HLA的SAR动目标检测仿真技术研究[D];电子科技大学;2010年
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