HLA仿真系统的实时性研究
基于HLA的一体化仿真训练平台
基于HLA的一体化仿真训练平台李卿【摘要】对于工作在海洋环境下的某大型测量装备,其特点是数量多、体积大、造价高、分布零散、工作环境特殊,日常的操作难以展开.基于高层体系结构(HLA)联邦仿真思想,针对特殊测量装备的任务需求和装备特点,建立了基于HLA的分布式仿真训练平台,实现了虚拟环境下测量装备的分布式多人实操训练.根据HLA联邦仿真开发步骤,设计了一体化仿真训练体系框架,并对联邦仿真训练平台开发步骤、剧情设计、RTI软件设计及联邦成员的实现方法进行了初步研究.实际应用结果表明,设计的仿真体系符合HLA标准和离散事件动态系统标准,具有层次化和模块化的特点;建立的仿真平台符合实际训练过程和训练场景,具有较好的实时性和交互性.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2010(029)006【总页数】4页(P465-468)【关键词】高层体系结构(HLA);测量装备;训练;仿真【作者】李卿【作者单位】大连91550部队,辽宁大连,116023【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言某大型测量任务由多套测量系统共同完成。
这些测量系统涵盖了光学、声学、机械、电子以及数据处理等多项技术，技术密集度高，操作使用过程复杂，装备之间协同交互性强，要求操作手对装备基本操作规程熟练掌握，并能够在紧急情况下对装备故障迅速排除。
由于实际装备只能工作在海洋环境下，日常的实操训练难以展开，迫切需要一种贴近实战、易操作的训练方法来提高装备训练工作的真实性和有效性。
解决这一训练突出矛盾的方法是建立扩展性好、成本低、可多次重复和无风险的分布交互式仿真训练平台[1]。
目前，开发分布交互式仿真平台通常采用3种仿真支撑环境[2]：(1)自定义数据传输标准的共享内存方式；(2)基于DIS标准的仿真体系；(3)基于HLA标准的仿真体系。
第1种方法简便易行，但系统扩展性差，主要用于代理人数目较少的系统；第2种和第3种方法实现复杂，但扩展性好，适合建立多代理人的复杂仿真系统。
基于HLA的舰船输转作业仿真系统研究
基于HLA的舰船输转作业仿真系统研究孟德壮;颜瓅;刘朕明;方晓波【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2017(039)010【摘要】针对舰船输转作业方案仿真存在的计算资源不足、战位多、人机交互等问题,开发了基于HLA的舰船输转作业仿真系统,根据资源占有率和功能模块划分联邦成员,设计分布式仿真系统的网络结构,选定协同网时间管理策略,研究节点间通讯性能测试方法,解决节点间控制机制问题,建立协同网对象类和交互类.使用MAK-RTI作为HLA的辅助开发工具,基于Vega Prime进行视景驱动.经过仿真试验,结果表明:本系统能够在功能和性能上满足输转作业设计仿真需求.与传统设计方式相比,本系统提高设计效率,均衡计算负载,降低节点通讯延迟时间.【总页数】6页(P159-163,169)【作者】孟德壮;颜瓅;刘朕明;方晓波【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院,上海 200011;上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司,上海 200083;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司,上海 200083;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海 200011;上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司,上海 200083;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海 200011【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.基于HLA的多传感器舰船导航分布式仿真平台 [J], 黎芳;刘彤;张川2.基于HLA的舰船编队分布式仿真系统研究 [J], 赵恩凤;刘彤;张林波3.基于HLA架构的舰船编队网络视景仿真系统 [J], 王天晴;赵恩凤;于学明;刘彤;张林波4.基于HLA的舰船操纵虚拟仿真研究 [J], 林亚军;张大发;房保国5.基于Flexsim的集装箱船物资输转建模与仿真 [J], 秦成;史淑玲;盛军德;田洪清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
HLA仿真
HLA的基本思想
一直以来，建模与仿真领域存在这样的问 题：绝大多数仿真器的应用实现较为独立，仿 真器之间的互操作性和重用性差。而HLA就是 为了解决这个问题而提出的。 HLA是分布式交互仿真的高层体系结构， 它定义了联邦和联邦成员构建、描述和交互的 基本准则和方法，提供了一种通用的仿真技术 框架，从而便于联邦成员的集成，最终实现它 们之间的互操作性和重用性。HLA的一系列规 则已成为IEEE M&S的正式标准。
Subscribe Object Class Publish Interaction Class
功能简介 公布对象类
订购对象类 公布交互类
Subscribe Interaction Class …
订购交互类 …
对象管理
对象管理的主要内容
对象管理的基本概念 对象管理服务
对象管理的主要内容
联邦管理基本过程
初始状态
创建联邦执行 撤消联邦执行
联邦执行存在
第一个 联邦成员加入 最后一个 联邦成员退出
联邦执行支撑成员集
加入联邦执行 退出联邦执行
联邦管理服务
服务名称 功能简介
Creat Federation Executive
Destroy Federation Executive Join Federation Executive
创建联邦执行
撤消联邦执行 加入联邦执行
Resign Federation Executive
…
退出联邦执行
…ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
声明管理
声明管理基本概念
声明管理的作用 声明管理服务
声明管理基本概念
对象类和类属性(Object Class&Attributes)
基于hla的无人机飞行姿态航迹仿真系统分析
AbstractUnmanned Aerial Vehicle(UAV)flight simulation systems play an important role in the military and aviation field,which is widely used in UAV’s development, performance analysis and flight exercises.Not only can the simulation system greatly shorten the UAV development time and decrease the cost,but also can verify the feasibility of UAV tactics.In this paper,High Level Architecture(HLA)simulation technology is adopted to the UAV simulation system platform.HLA which is a new generation of simulation system architecture provides a common technical support frame for complex systems and modeling.HLA can effectively figure out the reusability and interoperability of simulation system.The main innovative point of the paper is that integrating HLA architecture with simulation technology,confirming the frame of flight simulation system.The modular design is used by the functions of the simulation system,which are HLA frame system and three-dimensional visual module,so as to improve the reusability of the simulation platform.In this paper,the constitution of the HLA technology and the architecture of Run-Time Infrastructure(RTI)are discussed firstly.A scheme of the software design for flight attitude and trajectory of the UAV simulation system based on HLA is proposed. According to the analysis of the Federation Development and Execute Process Model (FEDEP)to design the federate of the simulation system,including flight simulation federate、manager federate、data management federate、flight playback federate and three-dimensional visual display system.The dissertation detailed overview of the implementation of the function of federate.All of interactive information among every module is managed by RTI.The data communication between modules through the corresponding federate is achieved.This dissertation researches the flight dynamics of the UAV.According to some basic parameter indexes,some corresponding mathematical models of the UAV are established.The implementation of the UAV’s turning movement is described in detail. To complete the UAV’s flight effect,linear interpolation algorithm is applied to realize smooth processing of flight destinations.In this system,the visual display module which is developed in the environment of modeling tool(Creator)、scene driving tool(Vega Prime)and VS2003,can finish the flight according to the specified path viathe control of the network command.Keywords:Flight Simulation,High Level Architecture,Creator/Vega Prime,Visual Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究的目的及意义 (3)1.3国内外发展及研究现状 (4)1.4本文研究的主要内容 (5)1.5论文组织与安排 (5)1.6本章小结 (6)第2章无人机飞行姿态航迹仿真系统框架 (7)2.1基于HLA仿真系统的基本结构 (7)2.2HLA的概述 (7)2.3HLA组成 (8)2.3.1HLA规则 (8)2.3.2HLA对象模型模板 (9)2.3.3HLA接口规范 (10)2.4运行支撑环境RTI (11)2.4.1RTI概述 (11)2.4.2RTI组成 (12)2.4.3RTI配置文件 (13)2.5基于HLA无人机飞行姿态航迹仿真设计方案 (13)2.5.1系统软硬件平台 (13)2.5.1.1硬件平台 (13)2.5.1.2软件平台 (14)2.5.1.3三维显示技术 (15)2.5.2系统功能需求分析 (15)2.5.3系统总体结构 (16)2.5.4设置标准数据结构 (17)2.6本章小结 (18)第3章基于HLA的底层框架设计与实现 (19)3.1飞行仿真系统用例设计 (19)3.1.1用例概念 (19)3.1.2软件开发流程 (19)3.1.3仿真管理用例 (20)3.1.4系统联邦成员用例图 (22)3.2联邦开发和成员设计 (22)3.2.1联邦开发过程 (22)3.2.2系统模型模板设计 (24)3.2.3FED文件设计 (25)3.2.4系统的程序流程 (27)3.3数据分发管理 (29)3.3.1数据过滤机制 (30)3.3.2动态网格法 (30)3.4飞行仿真系统平台的实现 (32)3.4.1管理者模块 (32)3.4.2飞行仿真模块 (34)3.4.3回放飞行模块 (36)3.4.4数据管理模块 (37)3.5本章小结 (38)第4章无人机的飞行动力学分析 (39)4.1飞行动力学介绍 (39)4.2飞行坐标系之间的转换 (39)4.2.1坐标系的定义 (39)4.2.2坐标系间的变换 (40)4.3无人机的控制量与被控制量 (42)4.4无人机动力学仿真模型 (43)4.4.1动力学方程组 (44)4.4.2气动力系统模型 (45)4.4.3无人机飞行姿态控制 (46)4.4.4航迹仿真中插值算法 (47)4.5本章小结 (51)第5章基于Vega Prime的三维视景显示仿真系统 (52)5.1三维视景仿真开发工具介绍 (52)5.1.1Vega Prime视景仿真软件 (52)5.1.2Multigen Creator仿真建模软件 (53)5.1.3仿真开发软件对比 (54)5.2三维视景仿真的框架设计 (55)5.2.1三维视景仿真的总体结构 (55)5.2.2三维视景系统的驱动流程 (56)5.3三维视景仿真系统的具体实现 (59)5.3.1三维视景系统的功能模块 (59)5.3.2三维视景系统的运行实现 (65)5.4本章小结 (69)第6章总结和展望 (70)6.1论文总结 (70)6.2工作展望 (71)参考文献 (72)发表论文和参加科研情况说明 (75)致谢 (76)第1章绪论1.1引言无人机(Unmanned Air Vehicle,UAV)是一种由程序遥控设备或无线电遥控装置操作的不载人飞机[1]。
基于HLA的分布仿真环境KDHLA的研究与应用
基于HLA的分布仿真环境KDHLA的研究与应用88 2003 全国系统仿真学术年会基于 HLA 的分布仿真环境 KD-HLA 的研究与应用黄健郝建国黄柯棣(国防科技大学三院自动化研究所军用仿真室,长沙,410073)摘要本文针对应用HLA仿真技术标准开发复杂大系统仿真的问题,提出建立基于HLA的建模/仿真一体化环境,使HLA仿真系统集成开发过程进一步系统化、规范化。
作者研究了模型建立、运行支撑和控制、事后分析显示处理等HLA仿真系统开发过程中涉及的内容,设计了基于HLA的分布仿真环境KD-HLA,并对其目前的实现和应用情况作了介绍。
HLA 为复杂大系统建模与仿真提供了公共的技术支撑框架,已成为新一代分布交互仿真技术的标准,具有广阔的应用前景。
然而,对于这门新生技术,国内已开展的工作还主要集中在概念理解、底层支撑软件 RTI 开发和应用等问题上。
由于技术新,支持工具不全等因素,在仿真系统集成过程中,出现了编程工作繁杂,公共模块开发重复,系统集成不够规范等问题,不利于进一步推广 HLA技术。
本文首先对上述问题进行了研究,提出建立基于 HLA的建模仿真一体化环境,使 HLA仿真系统的开发进一步系统化、规范化。
作者重点介绍了分布仿真环境KD-HLA 的设计方案,它包含建模环境、仿真运行环境、事后处理环境三部分,分别对于 HLA 仿真系统在设计开发过程中的模型(包含实体模型和交互模型)建立、仿真运行支撑和控制、结果分析显示处理等环境进行了系统设计,其中每个分环境由一系列相关工具软件组成,用户通过使用该环境可极大地节约学习、开发和维护 HLA仿真系统的时间。
文章最后对 KD-HLA 环境目前的实现和应用情况作了介绍。
1 基于 HLA的分布仿真环境研究需求背景根据DMSO 公布的HLA 联邦开发和运行过程FEDEP(Federation Development andExecution Process)1.4 版中确定的模型(如表 1所示),清楚地描述了一个通用的、可裁剪的开发和运行 HLA联邦的全过程。
基于HLA的多模复合精确末制导仿真系统设计与实现的开题报告
基于HLA的多模复合精确末制导仿真系统设计与实现的开题报告1. 研究背景现代战争中，精确末制导技术已成为军事高科技的重要组成部分，其应用广泛，如导弹、火箭等武器系统的制导控制。
而多模精确末制导系统则是一种将多种模式的制导系统组合，以提高制导精度和干扰抵抗能力的复合制导系统。
目前，大多数多模精确末制导系统都基于软件仿真实现，缺乏硬件平台支持和真实性验证，因此需要进行实验验证。
2. 研究目的本研究旨在基于HLA（高层架构）技术，设计和实现一种多模复合精确末制导仿真系统。
该系统将多种制导模式整合在一起，以提高制导精度和抵御干扰。
通过系统的设计和实现，可以验证多模复合精确末制导系统的可行性和效果，并为后续硬件实验提供基础。
3. 研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：（1）HLA技术研究：对HLA技术进行深入学习，了解其原理、体系结构、交互模型等。
（2）多模复合精确末制导系统设计：基于HLA技术，设计多模复合精确末制导系统，包括制导模式的选择、制导算法的设计、系统架构等。
（3）系统实现：采用C++语言编程实现系统的各个组件，包括仿真环境、HLA接口、制导算法等。
（4）系统测试与验证：通过系统测试与仿真验证，评估系统的可行性和效果，并进行优化。
4. 研究意义本研究的意义在于：（1）为多模复合精确末制导系统的研究提供了一种有效的仿真方法，为后续的硬件实验提供基础。
（2）研究中所用的HLA技术，具有很强的通用性，在其他军事系统的仿真和实验中具有广泛应用价值。
（3）研究还可对以后多模复合精确末制导系统的研究提供一定的参考和指导价值。
5. 研究方法本研究采用文献调研和实验研究相结合的方式，先对HLA技术进行系统研究和分析，然后设计和实现多模复合精确末制导仿真系统。
最后，通过系统测试和仿真验证，评估系统的可行性和效果。
6. 研究进度计划第一年：（1）学习HLA技术，查阅相关文献，熟悉HLA技术的原理和应用领域。
（2）分析多模复合精确末制导系统的概念、原理和实现方法，并进行系统方案设计。
基于HLA的MD信息传输网络的仿真设计与实现的开题报告
基于HLA的MD信息传输网络的仿真设计与实现的开题报告1. 研究背景和意义HLA（High Level Architecture）是一种模拟系统的架构标准，已被广泛应用于军事、航空航天、交通等领域。
MD（Medical Device）信息传输网络作为一种新兴的医疗信息技术，在推广应用中遇到了许多困难。
因此，本研究将基于HLA架构标准设计和实现一种MD信息传输网络的仿真系统，以期为医疗信息技术发展提供参考和借鉴。
2. 研究内容、技术路线和研究方法(1) 研究内容本研究将基于HLA架构标准设计和实现一种MD信息传输网络的仿真系统，主要研究内容包括：1) HLA标准和MD信息传输网络技术研究；2) 系统功能需求和性能指标分析；3) 系统设计和实现，在此基础上完成MD信息传输网络的仿真和评估；4) 对仿真系统的性能和可行性进行评估与测试。
(2) 技术路线本研究的技术路线包括以下几个方面的内容：1) 学习和研究HLA架构标准和MD信息传输网络技术；2) 分析仿真系统的性能指标、功能需求和技术难点；3) 设计仿真系统架构、接口信息和数据流程等；4) 基于JAVA编程语言和各种可视化技术实现仿真系统；5) 对仿真系统进行调试和测试，并进行性能和可行性评估。
(3) 研究方法本研究主要采用实验法和分析法结合的研究方法，包括以下几个步骤：1) 研究相关文献和标准，了解HLA和MD信息传输网络的理论和实践现状；2) 分析仿真系统指标、需求、技术难点等，确定系统架构、接口信息和数据流程；3) 根据系统架构和各接口信息，设计仿真系统并利用JAVA编程语言和可视化技术实现系统；4) 对仿真系统进行调试和测试，并对系统的性能和可行性进行评估和改进；5) 基于实验结果，进行仿真系统的优化和改进，提高系统的性能和可靠性。
3. 预期研究成果和创新点(1) 预期研究成果通过本研究，预期获得以下成果：1) 基于HLA的MD信息传输网络的仿真系统；2) 可以应用于医疗信息系统中的MD信息传输网络技术；3) 研究HLA标准和MD信息传输网络技术的应用，为推广医疗信息技术提供参考。
基于HLA的航天测控训练仿真系统研究
软 件 导 刊
Ｓ ｏｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｇｕ ｉ ｄ ｅ
Ｖｏ１ ．１ ３ＮＯ ．２
Ｆ ｅ ｂ． ２ ０１ ４
基于 Ｈ Ｌ Ａ 的航 天 测 控 训 练 仿 真 系 统 研 究
冯 燕
（ 中 国电子科技 集 团公 司第二 十七研 究所 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ４ ７ ）
操作的人机界面 ， 完成全 系统 的运行 管理任 务 ； ② 在 航 天
国防部确定为军用仿真 标准 ， 被 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ定 为 国 际分 布 仿 真
通 用标准 。 随 着 航 天 事 业 的蓬 勃 发展 ， 航 天 测 控 领 域 需 要 根 据 不
测控训练仿真系统 中 ， 没有分 机硬件 设备 ， 由 动 态 模 拟 邦 员仿真硬件设备的各种状态 ， 对 实 战 任 务 和 各 种 联 试 状 态
摘 要 ： 为 了提 高仿 真 系统的可重 用性 ， 提 出采用 ＨＬ Ａ作为仿 真体 系框 架， 利 用 ＨＬ Ａ 把航天 测控训 练仿真 系统设
计为一个联 邦， 分 析 其 系统 组成 并按 功 能 划 分 为 若 干联 邦成 员 ， 以便 进 行 分 布 式 仿 真 。 阐述 了基 于 ＨＬ Ａ 的航 天 测 控 训 练 仿 真 系统 联 邦 的 设 计 方 法 和 思 路 ， 深 入 探 讨 了联 邦 成 员的 划 分 及 对 象模 型 的 设 计 ， 并 给 出 了仿 真 流 程 与 三 维 显
示 的 实现 过 程 。
关键词 ： 航 天测 控 ； ＨＬ Ａ； 仿 真 系统
中 图分 类 号 ： ＴＰ ３ Ｏ ｌ
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ７ ８ ０ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ０ ２ — ０ ０ ２ ９ — ０ ３ 遵循 的 规 则 ， 各邦员之间通过运行 支撑环境 （ ＲＴＩ ） 实 现 信
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HLA仿真系统的实时性研究
高层体系结构(High Level Architecture,HLA)现已成为仿真领域的通用标准,但是在实际应用中,基于HLA的仿真系统往往无法满足实时性的要求。
随着经济的发展,社会对于仿真系统的需求特别是对实时仿真系统的需求逐渐增多。
另一方面,实时性的研究本质上是针对仿真系统运行效率的研究,相关技术进展必然对整个仿真领域的技术发展起到很好的推动作用。
因此,对HLA仿真系统的实时性研究既有重要的理论价值,又有积极的现实意义,一直是仿真领域的研究热点。
本文首先对改进HLA系统实时性的方法进行了深入探讨,通过综合比较,将多联邦互连技术确定为本课题的主要研究方向。
其后本文对多联邦互连技术进行深入分析,讨论了各种方案的技术难度和可行性,其中HLA桥实现灵活,技术难度适中,符合本课题的实际需求,被确定为主要研究内容。
经综合评估,本文决定利用HLA桥连接各仿真系统,并行运算以提高系统实时性。
在国内外,HLA桥的研究目标多为互连异构联邦,对于HLA桥对系统实时性的影响一般不做探讨。
针对这种现状,本文先后提出了基于运行支撑环境(Run Time Infrastructure, RTI)RTI的HLA桥架构方案和基于网关的HLA桥架构方案并加以实现。
为了检验仿真系统在实时性方面的改进效果,本文围绕时间推进速率等常见的实时性指标加以测试,实验结果表明,基于网关的HLA桥在实时性方面的性能是非桥接系统的2倍以上,能够符合课题要求。
为了更加直观地对比桥接系统和非桥接系统在实时性性能方面的差异,本文实现了一个多智能体仿真程序,并将该程序分别运行于桥接系统和非桥接系统,对比速度差异。
实验结果表明,新系统的效率是旧有系统效率的2倍以上。