系统仿真论文

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1、分布式交互仿真的三大特性及在军事领域的应用【摘要L作为一项高新技术和战略技术，分布交互作战仿真技术受到美英等各大国政府和军界的高度重视及广泛应用。我国从1990年开始这方面的理论和体系结构研究工作，至今已取得了阶段性成果。本文主要分析了分布式交互仿真三大特性的关键技术，并简要阐述了分布式交互仿真在军事上的应用。【关键词】：D1S仿真军事一DIS系统介绍分布式交互仿真（DistributedInteractiveSimulation）起源于美国国防高级研究计划局（DARPA,现更名为ARPA）和美国陆军在1983年共同制定的STMNET计划。它是对具

2、冇时空一致性、互操作性、可伸缩性的综合环境的表达。DIS采用一致的结构、标准和算法，通过网络将分散在不同地理位置的不同类型的仿真应用和真实世界互联、互操作，建立一种人可以参与、交互的综合环境。从体系结构上说，DTS的基础结构和实现方式有如下几个特点：1.没有控制整个仿真演练的中心计算机一些仿真系统（如网络MUD）使用一台中心计算机维持整体的状态，并计算每一实体动作对其他实体和环境的影响，这样的系统必须根据其最大可能负载来确定资源配置，以便能够处理极端情况下的运算负载。DIS采用分布式仿真的方法，把仿真实体状态的任务留给通过网络相连的相互独立的仿真计

3、算机。2.使用一个标准协议传输底层真实数据每一个仿真应用都将它所控制（测量）的实体的状态（位置、方向、速度、饺链部件的位置等被称为底层真实数据）传递给网络中的其他仿真应用，接收方负责接收并进行计算，以确定发送方所代表的实体是否可通过视觉或电子装置所感知，被感知到的实体状态将会按单个仿真的要求展现给用户。3.平台级的大系统仿真DIS充分利用现代计算机网络提供的强大的分布计算能力实现对复杂大系统的仿真，这和以往采用单计算机实现大系统仿真的策略不一样。比如对一次作战过程进行仿真，如果采用单计算机进行，则由于计算能力的局限，只能采用概率模型（比较典型的是兰

4、彻斯特方程）进行人粒度建模仿真，在缺乏足够的试验数据支持下，这种概率模型的仿真结果可信度比较低。而DIS则提供基于武器平台粒度级的仿真，通过大规模联网实现对人系统的仿真。显然,单个武器平台的仿真模型耍比一次作战过程的模型容易建立，且具有更高的可信度。因此D1S的仿真结果更加真实地模拟了实际系统。从技术特点上看,DIS还具有互操作性（Interoperability）、可伸缩性（Scalability）和仿真的时空一致性（Time-SpaceCoherence）等三大特性。下面我们分别介绍DTS在这三方面的技术方法。二布式交互仿真三大特性（-）互操作

5、性互操作性指多个仿真模型相互协调工作的能力，它在DIS屮主要体现为实体间数据的交互能力。显然，互操作性是DTS的最基本要求，相对于其他二者，这是研究得最深入的一个方血。这一点主耍体现在以卜'2个方面：1.标准的数据结构在D1S屮，将分布仿真模型交互的数据分为若干标准的类型，分别对这些交互数据定义一系列标准的数据结构，即IEEE1278-1995标准。这一标准构成DIS的核心，通过遵循这种统一的数据结构标准，任何分布仿真模型都可以处理这些统一结构的数据，从而实现互操作。2.TCP/IP的广播通信结合标准的PDU（协议数据单元）定义，并采用基于TCP/

6、IP的广播（组播）这种最常用的通信模式，构成了一个“软总线”，仿真应用程序只要挂接在计算机网络上就可接收到任何交换的数据，同时也可将数据发送给任何一个其他的仿真应用程序。因此DIS提供的互操作是相当彻底的，虽然不能满足所有条件下的互操作需求，但也已足够实现广泛和相当规模的仿真应用了，这便是DIS能在较短时间内迅速发展的根本原因。其中1997年年底举行的ST0W-97是较为典型的大规模DIS演练，包含了分布于美欧几十个城市的齐军兵种在内的约3万个作战实体，其中DIS网络上同时活动的实体最多达6500个左右（-）可伸缩性的通用框架可以有效地适应一个数目

7、不断增长的并发动态实体的仿真，并且数目的增长不会引入对该体系的结构性修改，我们所说的“有效地适应”是指对应仿真实体个数的增长而要求计算资源的线性或常数的增长。在D1S屮，可仲缩性的困难同时体现在网络资源和计算机的处理能力两个方面，目前，DIS采用的最有效的方法是引入DR（DeadReckoning）推算和PDU过滤两种方法，在一定仿真规模和仿真品质下，这两种方法是卓有成效的，因此口前DTS技术能够实现诸如ST0W-97这样大规模的仿真演练。（三）时空一致性和前二者相比，时空一致性是由人的感觉和行为来衡量的，因此较为抽象一些，在实现屮也复杂得多。简单

8、地说，时空一致性主要包括空间表达一致和分布仿真时间一致两个方面:1.空间一致性相容的环境数据库。为实现空间表达的一致，首先