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1、分类号TP391学号09050041 000密级公开 军事学硕士学位论文 基于混合时钟的轻量级基于混合时钟的轻量级 分布式仿真支撑环境研究分布式仿真支撑环境研究 硕士生姓名王涛 学 科 专 业军事运筹学 研 究 方 向作战模型与模拟 指 导 教 师凌云翔教授 国防科学技术大学研究生院国防科学技术大学研究生院 二一一年八月二一一年八月 论文书脊论文书脊 （此页只是书脊样式，学位论文不需要印刷本页。） 基于混合时钟的轻量级分布式仿真支撑环境研究国防科学技术大学研究生院 ResearchResearchResearchResearch onononon LightweightLightweightL
2、ightweightLightweight SupportSupportSupportSupport EnvironmentEnvironmentEnvironmentEnvironment forforforfor DistributedDistributedDistributedDistributed SimulationSimulationSimulationSimulation basedbasedbasedbased onononon CompoundedCompoundedCompoundedCompounded ClockClockClockClock CandidateCand
3、idateCandidateCandidate：WangWangWangWang TaoTaoTaoTao AdvisorAdvisorAdvisorAdvisor：LingLingLingLing YunXiangYunXiangYunXiangYunXiang A A A A d d d dissertationissertationissertationissertation SubmittedSubmittedSubmittedSubmitted inininin partialpartialpartialpartial fulfillmentfulfillmentfulfillmen
4、tfulfillment ofofofof thethethethe requirementsrequirementsrequirementsrequirements forforforfor thethethethe degreedegreedegreedegree ofofofof MasterMasterMasterMaster ofofofofMilitaryMilitaryMilitaryMilitary OperationsOperationsOperationsOperations ResearchResearchResearchResearch inininin CombatC
5、ombatCombatCombat ModelingModelingModelingModeling 2. Drawing on concepts of HLA, grid and SOA, SSA (service-oriented simulation architecture) is designed, and a time synchronization method based on compounded clock is presented to improve the support environment performance, and then the architectu
6、re of LRD(lightweight RTI for DIS) is also designed; 3. According to the requirements of LRD architecture, the LRD prototype system is completed, on the basis of the research and implement of relevant key technologies, including the time synchronization solution based on compounded clock, simple rel
7、iable multicast technology and service localization technology; 4. A combat simulation system development case is presented, to compare SSA/LRD with existing HLA/RTI on the capabilities for supporting the design and development of simulation systems and to demonstrate the effect and advantages of SS
8、A/LRD. The purpose of this study is to enhance capabilities of the distributed simulation support environment for supporting system development and operation, to explore the new architecture and mechanism of distributed simulation support environment, to provide some appropriate reference for the fu
9、ture ones. 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 第 iii 页 Key Words： distributed simulation, support environment, compounded clock, grid, service, SOA 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 第 1 页 第一章绪论 1 1 1 1.1.1.1.1 研究背景研究背景 计算机仿真技术是以计算机为工具，以相似原理、信息技术以及各种相关领 域的基本理论与技术为基础， 根据系统试验的目的， 建立(实际或设想)系统的模型， 并在不同的条件下，对模型进行动态运行(试验)的一门综合性技术1。自 20 世
10、纪 80 年代以来，在计算机网络、分布式计算、建模与仿真以及体系结构等技术发展 的驱动下，在作战模拟、军事训练和武器装备系统论证等应用需求的牵引下，计 算机分布式仿真应运而生并迅速发展。 分布式仿真(Distributed Simulation, DS)采用协调一致的结构、标准、协议和数 据库，通过局域网或广域网，将分散在各地的仿真设备互联，形成可参与的综合 性仿真环境2。为了强调计算机分布式仿真中各计算节点之间的交互协作性，分布 式仿真又称为分布交互仿真(Distributed Interactive Simulation, DIS)。本文视分布式 仿真与分布式交互仿真为等同的概念。 经过最
11、初的探索和发展后，分布式仿真在军事仿真和航空航天等领域得到迅 速应用的同时也在不断推动相应开发技术走向规范化。 其间， 由美国国防部于 1996 年制定的高层体系结构(High Level Architecture, HLA)草案经过多年的发展完善， 逐渐形成美军强制标准 DMSO HLA1.3 标准和对应的工业标准 IEEE1516 两套标 准。作为现行的分布式仿真主流标准，HLA 体系代表了经典的分布式仿真系统设 计理念和技术高度。HLA 最初着眼于解决分布式仿真演练中暴露出来的互操作性 和可重用性等方面的问题，旨在从体系结构上建立尽量涵盖建模与仿真(Modeling and Simula
12、tion, M /差分时钟参考信标发送 unsigned int _stdcall_pdc_reference_stamp_sender( void* _p ); /差分时钟差分检测 unsigned int _stdcall_pdc_checker( void* _p ); 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 第 45 页 算法实现算法实现 同步时钟涉及的算法主要是差分检测过程中采用的差分同步算法， 其 C+实现 如下(循环等待，事件通知延时检测)： /等待传导事件受信 while (m_bMissionRunningFlag) :WaitForSingleObject(m_hEvent,
13、INFINITE); Sleep(n); /睡眠一定时间后，检测差分数据 m_bPDCStampFlag = false; U64 avg = m_nPDCCounterSave; for (int i=0;i10) m_dqPDCAlpha.pop_front(); std:deque:iterator iter; bool bFlag = true; for (iter = m_dqPDCAlpha.begin();iter != m_dqPDCAlpha.end(); +iter) /进入临界区，认为已完成同步，默认临界区.005 if (1-LRD_PDC_CRITICALSECTIO
14、N)*iter | *iter(LRD_PDC_CRITICALSECTION+1) bFlag = false; /暂定连续十次 alpha 稳定于临界区间内，即判定为同步 if (bFlag else m_bSynchronizationFlag = false; m_fPDCFrequency *= alpha; /差分频率加速收敛过程 if (m_dPDCFrequencyFlag = -1) 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 第 46 页 if (alpha1) m_dPDCFrequencyFlag = 1; else if (alpha 1) m_dPDCFrequencyF
15、lag = 0; else if (m_dPDCFrequencyFlag =1) if (alpha1) m_fPDCFrequencyMin = m_fPDCFrequency; m_dPDCFrequencyFlag = 1; if (m_fPDCFrequencyMin!=0 m_dPDCFrequencyFlag = -1; m_fPDCFrequencyMax = 0; m_fPDCFrequencyMin = 0; m_vPDCData.clear(); 4.1.1.24.1.1.24.1.1.24.1.1.2 基于混合时钟的同步方案基于混合时钟的同步方案 混合时钟从根本上属于逻
16、辑时钟的范畴， 但由于同步后处于稳定状态的混合时 钟能够与物理时钟形成固定的函数关系，因此在一定精度内混合时钟具有物理时 钟的类似性能。尽管混合时钟理论上能够支持物理时钟最高分辨率级别的时钟同 步，但由于小规模网络的统计学特性并不突出而导致混合时钟同步后的稳定性并 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 第 47 页 不是很理想，因此，在基于混合时钟的同步方案中需要人为地对混合时钟的同步 通过临界区加以限定。下面给出基于混合时钟的同步的一般方案： 1由某个节点根据任务需要创建特定任务组，并向全网节点发布； 2存在若干节点处于任务模式，且正在等待加入相应的任务； 3处于任务模式的节点检测到该节点发布任务，部分节点申请加入； 4任务发布节点向任务组内所有节点发出任务开始执行命令； 5任务发布节点确认所有节点就绪后，创建并激活参考信标发送线程； 6任务组内所有节点在参考信标的激励下开始进行混合时钟同步过程
