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多分辨率建模的理论与关键技术研究

刘宝宏  
【摘要】:随着分布交互仿真的发展,多分辨率建模技术成为影响建模与仿真发展的关键技术之一。开展多分辨率建模研究对于仿真技术的发展具有重要意义。目前国内外关于多分辨率建模的研究都还处在起步阶段。论文从基本概念、描述理论、建模方法和设计实现等四个方面对多分辨率建模进行了系统的研究。 论文从建模与仿真的基本概念出发,通过从系统论、同态论和信息论等不同角度理解建模与仿真的概念,阐明了模型的多分辨率问题是模型的本质属性之一。在前人对模型分辨率和多分辨率建模概念研究的基础上,从分布交互仿真的角度出发,给出了模型分辨率和多分辨率建模的定义,并分析了这两个概念和其它相关概念的区别与联系,从而建立了多分辨率建模的概念体系。 多分辨率建模的形式化描述是深入理解多分辨率建模问题的切入点,也是多分辨率建模研究的理论基础。国际上在这方面的研究一直处于空白,目前还缺少一种有效地描述不同分辨率模型和由不同分辨率模型构成的仿真系统的方法。由于在仿真过程中,模型分辨率的改变本质上具有变结构的性质,所以论文首先研究了使用动态变结构DEVS(Discrete Event System Specification,DEVS)规范来描述多分辨率建模问题的可行性,分析了这种描述的不足,然后提出了一种多分辨率模型系的描述规范MF(Multi-Resolution Model Family,MF),分析了多分辨率模型系的基本性质。在多分辨率模型系的基础上,借鉴动态变结构DEVS,提出了一种多分辨率模型系统的描述规范MRMS(Multi-Resolution Model System Specification,MRMS),并证明了该规范的耦合封闭性。MRMS是多分辨率建模的一般描述规范,该规范具有层次性、模块性和耦合封闭性等特点,可以用来描述各种不同的多分辨率模型系统。 多分辨率模型系中不同分辨率的模型之间并不是相互孤立的。论文从仿真分析层、I/O层、状态层和结构层等四个不同层次上研究了不同分辨率模型之间的联系。保证不同分辨率模型之间的一致性是多分辨率建模的重要任务之一,论文从不同层次研究了多分辨率模型之间的一致性,重点分析了状态层的一致性问题。论文同时给出了在仿真分析层、I/O层和状态层,不同分辨率模型之间一致度的计算公式。 在建模方法研究上,论文首先分析了几种比较有影响的多分辨率建模方法,包括:聚合解聚法、视点选择法、多分辨率实体法、跨分辨率交互法等。然后,结合军用分布交互仿真的实际情况,重点研究了分布式多分辨率建模中的聚合解聚问题和并发运行问题。在聚合解聚问题的研究中,首先使用MRMS和商集理论对聚合解聚问题进行了理论分析,然后深入研究了在分布式仿真中聚合解聚的一致性维护问题、系统的记忆性问题、映射函数的设计问题、聚合解聚的触发问题、链式解聚的消解问题和不同分辨率模型的生命周期等问题;在并发运行的研究中,首先给出了基于MRMS的多分辨率模型并发运行分析,提出了同态属性和同态交互的概念,然后深入研究了并发运行时的一致性维护、同态交互的处理和交互冲突的解决等问题。 国防科学技术大学研究生院学位论文 多分辨率建模的实现是多分辨率建模研究的重点和最终落脚点。论文围绕基于HLA (High Level Architecture,HLA)的分布式仿真中多分辨率模型的设计与实现问题展开 研究。首先研究了HLA的各种管理服务与多分辨率建模的关系,重点研究了所有权管理 服务及其在多分辨率建模中的应用。然后,研究了多分辨率联邦设计中的成员划分、成 员运行模式的选择、对象类的设计和FoM(Federation objeet Model, FOM)的设计等问 题,详细分析了本文所提出的HLA下多分辨率建模框架MRMF沮LA(HLA一based Multi一Resolution Modeling Framewo坎,MRMF/HLA)的设计与实现。该框架可以极大地 减轻成员开发者建立多分辨率成员时的工作量,同时也规范了多分辨率成员设计与实现 的方法,提高了模型的可重用性,为在RTI(Run一Time Infrastructure,RTD的基础上定义和 实现某些扩展的公共服务提供了可供借鉴的方法。最后,基于FEDEP(Federation nevelopment and Exeeution proeess,FEnEp)过程研究了仿真全过程中的多分辨率建模Ib1 题。 关键词:多分辨率建模,多分辨率模型系,多分辨率模型描述,一致性,聚合解聚,并 发运行,多分辨率联邦开发框架 第H页


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