HLA的开发与应用黄健 郝建国 黄柯棣 |
01-5-17 下午 04:52:35 |
在美国国防建模与仿真办公室DMSO(Defense Modeling &Simulation Office)1995年10月制定的建模与仿真主计划MSMP(Modeling and Simulation Master Plan)中,提出了未来建模/仿真的共同技术框架。它包括三个方面:高层体系结构HLA(High Level of Architecture)、任务空间概念模型CMMS(Conceptual Model of the Mission Space)和数据标准DS(Data Standard)。它们的共同目标是实现仿真间的互操作,并促进仿真资源的重用。 |
其中,HLA用于解决仿真系统的集成问题,为构造大规模仿真应用提供了一种应用集成方法,是实现DMSO建模/仿真的关键。美国国防部DoD(Department of Defense)已规定HLA为美国国防部所有仿真的标准技术结构,指出DoD将取消在1999财政年度前没有达到与HLA相容的仿真的进一步支持,并在2001财政年度前清除所有非HLA相容的仿真。目前,HLA已被正式接受为IEEE标准,成为新一代分布交互式仿真体系结构的标准。 |
在我国,从1996年起就有不少专家学者积极追踪这方面的研究情况,开展对它的概念研究,对分布交互仿真技术从DIS(Distributed Interactive Simulation)发展到HLA提出了自己的见解。许多院校和科研机构也开展了相关技术的研究,而且有的还开发出了相应的软件系统,并在实际的作战仿真中取得了很好的效果(如国防科技大学开发的KD-RTI)。 |
一、高层体系结构HLA |
HLA将实现某种特定仿真目的的仿真系统称为联邦(Federation)。联邦由联邦对象模型、若干联邦成员(它可以是真实实体仿真系统、构造或虚拟仿真系统以及一些辅助性的仿真应用,如联邦运行管理控制器、数据收集器等)和运行时间支撑系统RTI(Run-Time Infrastructure)构成(如图1所示)。其中,联邦是个层次概念,它可以是更复杂系统的一个联邦成员,由此,HLA定义的联邦系统是一个开放性的分布式仿真系统,具有系统可扩展性。成员之间的交互通过RTI提供的服务来实现。在这种结构中,RTI从某种程度上来说是一种“软总线”,联邦成员可以在联邦运行过程中随时“插入”。 |
图1 HLA联邦系统结构 |
HLA是一个通用的仿真技术框架,它定义了构成分布交互仿真各部分的功能和相互关系,主要包括三部分内容: |
1. 规则 |
HLA共定义了10条规则,描述仿真和联邦成员的职责,以确保一个联邦内仿真的正确交互。其中前5条规则规定一个联邦必须满足的要求,而后5条规则则是一个联邦成员必须满足的条件。 |
2.对象模型模板OMT(Object Model Template) |
OMT用来描述对象模型。HLA的对象模型由一组描述对象的类、属性和它们之间交互关系的信息组成。它对应两个部分:FOM和SOM,分别描述在联邦执行过程中成员可以共享的信息和仿真成员在参与联邦运行时所能提供的能力。 |
3. 接口规范说明IFSpec(Interface Specification) |
IFSpec是对HLA的运行时间支撑系统RTI的接口规范的描述。它定义RTI的各项服务,并确立在仿真中每个联邦成员必须提供的回调功能。 |
HLA是一个复杂的分布式仿真系统集成标准。在HLA设计中,没有定义类似于DIS中PDU(Protocol Data Unit)那样特定的数据结构来专门进行数据交换,而是根据在FOM中定义的公布/订购关系进行交互,因此进一步提高了灵活性。根据HLA的规则,联邦成员之间的数据通信必须通过RTI,RTI提供了一系列服务来处理联邦运行时成员间的互操作和管理联邦的运行。根据IEEE P1516.1规定,RTI提供了包括六大管理服务(联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理、数据分发管理)及其支持服务在内的共计130个接口服务,以API接口函数形式提供给联邦成员开发。 |
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