装备分布式虚拟维修训练云仿真关键技术

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1、装备分布式虚拟维修训练云仿真关键技术　　摘要：传统分布式虚拟维修训练系统仿真任务和仿真设备耦合度高，系统仿真效率低，扩展困难；同时，作为分布式交互支撑的高层体系结构（HLA）和运行支撑框架（RTI）仅适用于局域网络，无法实现大范围的仿真资源共享和维修协同互操作。借鉴云计算和云仿真思想，提出了一种应用于装备虚拟维修训练领域的云仿真体系结构和框架实现方案；研究了面向Web服务的广域网RTI组件层次化体系结构，设计了基于Web服务的仿真邦员，实现了仿真过程监控和远程邦员任务迁移功能；基于最小调度法实现了仿真平台的动态负载平衡，研究了平台的可视化仿真功能和仿真数据的分布式存储技术。在

2、此基础上完成了某型装备的虚拟维修训练网络化仿真开发，初步证明了虚拟维修训练云仿真的可行性和有效性。　　关键词：运行支撑框架组件；虚拟维修训练；云仿真；云计算　　0引言　　虚拟维修训练仿真以其经济、安全和不受天气场地限制[1]等优点，已成为提高装备维修训练水平和保障能力的重要手段。高层体系结构（HighLevelArchitecture，HLA）是美国国防部于1996年提出的新一代分布式仿真框架，它针对现有仿真技术的不足，通过运行时间支撑框架（RunTime15Infrastructure，RTI）软件管理各仿真应用，提供较好的重用性和互操作性，以保证不同类型的仿真应用能够协调

3、工作，完成复杂的仿真。目前，现有基于HLA/RTI的大型复杂装备分布式虚拟维修训练仿真系统受自身局限性制约，仿真任务和仿真设备耦合紧密，系统仿真效率低下，维护困难；另外，仿真资源仅限于小范围的共享，利用率不高。如何突破系统开放性、灵活性、使用性等制约，丰富虚拟维修训练仿真技术内涵与应用模式，促进大范围仿真资源共享和协同互操作，拓展分布式仿真的范围和层次，满足多样化的仿真训练需求，是亟须解决的问题。　　当前兴起的云计算[2]技术使用相对集中的计算资源为各种应用提供服务，它充分利用网络和计算机技术实现大范围的资源共享和服务，能够极大提高资源利用效率，扩展仿真应用范围，是解决装备分

4、布式虚拟维修训练仿真所面临问题的有效途径之一。　　将云计算应用于仿真领域，2009年李伯虎院士[3]提出了“云仿真”的概念并介绍了需要解决的关键技术，为云计算与虚拟现实仿真的结合指出了可行路径。杜瑾[4]在分析现阶段我军训练模拟仿真系统不足之处基础上，将云计算理念融入到训练模拟仿真系统之中，提出了一种新的训练模拟云仿真平台的体系结构，对构建军事训练云仿真平台的必要性和可行性进行了有益的探索。张雅彬等[5-6]研究了基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建技术和云仿真资源迁移技术，并论证了各项技术的可行性和有效性。华翔等[7]和杨晨等[8]分别在可视化仿真和云制造领域引入云仿真思

5、想，提出了可视化仿真的私有云框架和面向云制造的云仿真支撑框架，并对相关技术进行了研究。高武奇等[9]针对现有HLA仿真资源难以与Internet共享使用的问题，提出了一种基于HLAEvolved的云仿真体系结构和框架实现方案，并通过云仿真测试实验，证明了基于HLAEvolved15的云仿真设计方法可行、有效。以上研究思路和内容为开展面向装备虚拟维修训练领域的云仿真研究打下了良好的基础。本文在云仿真思想的指导下，结合虚拟维修训练仿真特点，研究了装备分布式维修训练领域云仿真平台构建关键技术，包括交互模式、平台框架、基于云端的分布式交互仿真支撑、可视化仿真、多任务负载平衡策略和分布

6、式存储等。　　1装备维修训练云仿真内涵　　虚拟维修训练云仿真平台以装备虚拟维修训练应用需求为背景，以云计算及云仿真理念和技术为指导，综合应用虚拟现实和虚拟维修领域的建模仿真等相关技术，实现系统中各类资源安全地按需共享与重用、多用户按需协同互操作以及系统动态优化调度运行，进而支持虚拟维修训练系统的分布式开发与装备分布式协同维修和操作训练，是装备虚拟维修训练领域的仿真资源云计算模式共享平台。具体包括以下功能：1）支持各种软硬件资源，如CPU、内存、带宽、存储、操作系统、仿真软件等的共享与重用；2）提供类似于MFC的训练仿真系统基础框架，同时封装仿真功能模块以服务方式提供，用户可定

7、制基础框架并使用仿真功能模块服务进行仿真系统的个性化构建，从而提高虚拟维修训练仿真系统的开发效率；3）构建基于Web的RTI服务，实现广域网条件下的仿真互操作，支持装备大范围分布式维修训练仿真。15　　虚拟维修训练云仿真平台的基本思想是将分散的武器装备训练资源、仿真资源等集中到一个或多个中心，对各种资源进行服务化封装，向网络终端提供服务并监控、调度其运行状态。受当前互联网传输速度和信息安全等制约，虚拟维修训练云仿真平台初步采用基于广域网的私有云仿真网络架构。根据仿真资源功能的不同，仿真中心的服务大体可分