HFS技术及其在航行训练系统中应用的可行性研究

论文摘要

随着系统仿真技术、虚拟现实技术和计算机技术的不断发展，及其向海事领域的渗透；在现代航海中，高技术设备装备的广泛运用对船队的模拟训练和技术保障提出了更高的新要求。船舶的日常航行模拟训练已成为各国所关注和研究的重要课题，大规模复杂系统的联合训练仿真不断扩大，多联邦层次互连已成为当前高层体系结构(HLA)技术研究的一个热点问题。本课题从研究航行训练系统的实际需要出发，提出了基于层次联邦的航行训练系统，并对层次联邦相关技术进行了深入研究。论文的主要工作有：首先，研究了高层体系结构和运行时间框架(HLA／RTI)的主要内容、组成及互操作性等问题，在此基础上提出了一种基于桥接联邦的层次式运行时间框架服务体系结构解决互操作与可重用问题的方法，并设计了结构，指明了该种运行时间框架布局体系的好处。其次，研究了层次RTI结构中的数据分发管理和时间管理，根据层次联邦结构的特点，分别给出了层次化的数据分发管理和时间管理优化算法思想，并进行了相关分析，并用软件工程的办法给出了相应的结构实现图。最后，研究了航行训练系统层次联邦的结构设计及其实现方法，提出了一种自动构建层次联邦体系结构的方法来实现航行训练系统的层次联邦体系结构，给出了相关算法，以及层次联邦结构的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 训练仿真系统国内外研究现状
• 1.3 系统仿真技术发展、现状及研究动态
• 1.3.1 分布交互仿真技术的发展历程及HLA的出现
• 1.3.2 HLA研究现状与应用
• 1.4 层次联邦技术的提出
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 HLA/RTI体系结构与互操作性研究
• 2.1 高层体系结构（HLA）
• 2.2 运行时间框架（RTI）
• 2.3 RTI体系结构分析
• 2.3.1 RTI体系结构及存在的问题
• 2.3.2 当前解决方案及局限性
• 2.4 HLA/RTI互操作性研究
• 2.4.1 互操作技术相关概念
• 2.4.2 RTI及联邦对象模型（FOM）的逻辑结构
• 2.4.3 HLA/RTI互操作
• 2.5 层次式RTI体系结构
• 2.6 本章小结
• 第3章 层次式RTI数据分发管理
• 3.1 HLA数据分发管理
• 3.2 数据分发管理算法比较分析
• 3.2.1 基于区域的匹配算法
• 3.2.2 基于网格的匹配算法
• 3.2.3 基于接收方和发送方的匹配算法
• 3.2.4 上述算法对比分析
• 3.3 层次化的数据分发管理优化算法
• 3.3.1 层次化的数据分发管理结构模型
• 3.3.2 层次化的数据分发管理算法思想
• 3.3.3 可行性分析
• 3.3.4 层次化数据分发管理序列图
• 3.3.5 分层过滤机制的优缺点
• 3.4 本章小结
• 第4章 层次式RTI的时间管理
• 4.1 HLA时间管理
• 4.1.1 基本概念
• 4.1.2 时间管理的策略和内容
• 4.2 常用时间管理算法优化分析
• 4.2.1 时戳下限的优化分析
• 4.2.2 基于步长的时间推进算法
• 4.2.3 基于事件的时间推进算法
• 4.2.4 两种优化算法的对比分析
• 4.3 层次化的时间管理优化算法
• 4.3.1 算法基本思想
• 4.3.2 结构模型建立
• 4.3.3 时间管理开销分析
• 4.3.4 同步分析
• 4.4 层次化的时间管理模块设计
• 4.4.1 时间管理模块的结构
• 4.4.2 时间管理服务器
• 4.4.3 时戳下限运算器
• 4.4.4 消息队列管理器
• 4.5 本章小结
• 第5章 航行训练系统层次联邦结构设计与实现
• 5.1 引言
• 5.2 基于HLA的航行训练模拟器
• 5.3 航行训练系统层次联邦总体设计
• 5.3.1 多联邦需求分析
• 5.3.2 层次联邦的设计动机
• 5.3.3 复杂系统层次联邦结构
• 5.3.4 航行训练系统层次联邦结构设计
• 5.4 航行训练系统层次联邦结构自动构建技术
• 5.4.1 层次联邦中的通用对象模型（UOM）
• 5.4.2 层次联邦的自动构建
• 5.5 层次联邦的优势
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢