CN103093058A - 一种面向服务的分布式仿真系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

一种面向服务的分布式仿真系统，它由门户平台、仿真平台、服务平台、资源平台组成，用户使用门户平台提供的工具，描述和定义仿真任务，然后提交给仿真平台进行分解和执行；服务平台对资源平台的各类资源进行封装、组合、发布、发现、绑定和调用，并将仿真平台的仿真运行环境支撑服务化；仿真平台执行具体的仿真任务，并将仿真结果返回至门户平台，用户可以通过门户平台提供的协同可视化门户浏览仿真系统的运行状态和结果。一种面向服务的分布式仿真系统的实现方法，它有五大步骤。本发明可增强分布式仿真在广域网范围的互操作性，增强仿真资源的重用性。它在分布式仿真技术领域里具有较好的应用前景。

Description

一种面向服务的分布式仿真系统及实现方法

技术领域

本发明属于分布式仿真技术领域，特别是涉及一种面向服务的分布式仿真系统及实现方法。

背景技术

随着仿真需求、仿真技术和各种支撑技术的发展，建模和仿真的技术内涵和应用模式得到不断的扩展和丰富，特别是网络技术的不断发展，对分布式仿真的互操作性和重用性提出了新的更高层次的要求。到目前为止,分布式仿真经历了SIMNET、分布式交互仿真(DIS)、聚合级仿真协议(ALSP)和高层体系结构(HLA)四个发展阶段,而HLA标准则是技术的集大成者,代表了当今分布仿真技术的最高水平,在分布仿真系统的互联、互通和互操作等方面取得了巨大的成功,并在军事部门、非军事部门和商业领域得到了广泛的应用,展示出良好的应用前景。但是,HLA并不是十全十美的技术解决方案。在HLA的深入研究应用中,人们发现该标准存在一系列的问题:系统的可扩展性、互操作性受限于FOM表,存在很大的局限性；结构不灵活,难以适应仿真目标的变化和支持仿真应用的快速开发；模型组件的可重用性低；难以满足仿真多样化的需求,不能支持多种仿真终端设备等。同时,新的Internet技术与Web技术的不断出现也给HLA带来了挑战。为此,美国海军研究生学院(NPS)、乔治梅森大学(GMU)及SAIC公司的研究人员于2002年提出了XMSF的概念,其核心是怎样使用通用的技术、标准和开放的体系结构增强建模与仿真的效能,促进建模与仿真在更大范围的互操作性和重用性。Web服务是基于XML的，能够通过网络标准协议调用，具有自描述、自包含能力的模块应用。Web服务作为一种新兴的Web应用模式，是Web上数据和信息集成的有效机制；Web服务为建立分布式Web应用提供了一个新的、不断发展的典范。如何将Web领域的新技术、新标准集成到建模与仿真中以弥补现有仿真技术的不足，从而提高仿真系统的能力是当前仿真技术发展需要并解决的问题。

发明内容

1、目的：为了解决目前仿真技术中存在的模型组件重用率低、互操作有限以及难以满足仿真需求快速变化的问题，本发明的目的是提供一种面向服务的分布式仿真系统及实现发法，它解决了现有技术的不足，可增强分布式仿真在广域网范围的互操作性，增强仿真资源的重用性。

2、技术方案：

1）本发明一种面向服务的分布式仿真系统，它由门户平台、仿真平台、服务平台、资源平台组成，其之间的关系是：用户使用门户平台提供的工具，描述和定义仿真任务，然后提交给仿真平台进行分解和执行。服务平台对资源平台的各类资源进行封装、组合、发布、发现、绑定和调用，并将仿真平台的仿真运行环境支撑服务化。仿真平台执行具体的仿真任务，并将仿真结果返回至门户平台，用户可以通过门户平台提供的协同可视化门户浏览仿真系统的运行状态和结果。

该门户平台为用户登录分布式仿真平台进行建模与仿真活动提供浏览器和桌面形式的门户，它由面向应用的问题求解环境、协同仿真可视化门户和仿真通用门户组成。其特征为：用户可采用交互式的手段进行仿真建模，该门户平台作为用户和仿真系统的传递媒介，对外提供人机接口和服务接口。

该仿真平台由仿真运行环境、服务化守护代理和仿真结果评估组成。其特征为：在遵循HLA接口规范的前提下，将传统仿真运行环境支持联邦成员之间互操作的标准服务(包括时间管理、信息管理和仿真资源服务)以Web服务的形式部署在广域网上，以支持仿真应用的动态组合。该服务化守护代理是仿真平台和服务平台之间的接口，仿真运行过程中产生的仿真数据信息和仿真控制信息在仿真平台和服务平台之间传递时需依靠服务化守护代理。

该服务平台由仿真服务注册中心、服务封装、服务组合、服务发布、服务发现、服务绑定和服务调用等模块组成。其特征为：本地或远程的领域模型通过符合模型接口规范的Web服务封装，发布到服务平台。发布到服务平台上的模型服务均具有统一的服务接口，符合仿真模型的服务描述约定。

该资源平台由本地或远程的仿真模型、资源和工具集合组成，包括领域模型、仿真和建模工具、网络资源、计算资源、存储资源、知识资源。其特征为：用户在获取现有网络资源、计算资源、存储资源和知识资源的基础上，利用现有资源对仿真建模所需的资源进行优化和重组。

2）本发明提供一种面向服务的分布式仿真系统的实现方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：用户通过门户平台描述和定义仿真任务，门户平台将仿真任务分发给仿真平台。仿真通用门户接收用户提出的仿真需求，然后将仿真需求递交给面向应用的问题求解环境，面向应用的问题求解环境解析仿真需求并将仿真任务分发给仿真平台。

步骤二：仿真平台分解和执行仿真任务，并通过服务平台调用其他仿真成员的仿真服务。仿真作业要求多个仿真成员合作完成一个仿真任务，在仿真网络互联互通的前提下，各仿真成员执行自身的仿真工作，并设法获取其他仿真成员的仿真需求。

步骤三：仿真成员对自身的模型、资源和工具进行封装。

步骤四：仿真成员基于资源平台封装自身资源并通过服务平台注册、发布，同时，通过服务平台发现和调用其他仿真成员的资源。各仿真节点向仿真服务注册中心注册自身的仿真业务。各仿真节点向仿真服务注册中心查询其他仿真成员的仿真业务。各仿真节点查询到所需仿真业务后，进行仿真服务业务的服务绑定和服务调用。

步骤五：仿真平台在执行仿真任务过程中和完成仿真任务时，将仿真数据通过门户平台实时展示呈现。

3、优点及功效：与现有技术相比，本发明的创新之处在于：

（1）将仿真运行环境以服务的形式封装，将仿真资源以服务的形式封装，突破了传统技术手段在互操作性和重用性上的限制，增强了分布式仿真系统的动态扩展性、健壮性以及安全性，实现了仿真应用组件的“即插即用”。

（2）提出了面向服务的分布式仿真系统，实现了仿真资源的模型化、组件化，解决了仿真系统与C⁴ISR系统集成过程中存在的信息不全、接口改造困难的问题，实现了集成过程中的松耦合，推动了大型、复杂、分布式仿真应用的发展。

附图说明

图1为本发明分布式仿真系统结构示意图

图2为本发明分布式仿真系统方法流程示意图

具体实施方式

见图1，本发明提供一种面向服务的分布式仿真系统，它由门户平台、仿真平台、服务平台、资源平台组成，其之间的关系是：用户使用门户平台提供的工具，描述和定义仿真任务，然后提交给仿真平台进行分解和执行。服务平台对资源平台的各类资源进行封装、组合、发布、发现、绑定和调用，并将仿真平台的仿真运行环境支撑服务化。仿真平台执行具体的仿真任务，并将仿真结果返回至门户平台，用户可以通过门户平台提供的协同可视化门户浏览仿真系统的运行状态和结果。

该门户平台为用户登录分布式仿真平台进行建模与仿真活动提供浏览器和桌面形式的门户，它由面向应用的问题求解环境、协同仿真可视化门户和仿真通用门户组成。其特征为：用户可采用交互式的手段进行仿真建模，该门户平台作为用户和仿真系统的传递媒介，对外提供人机接口和服务接口。

该仿真平台由仿真运行环境、服务化守护代理和仿真结果评估组成。其特征为：在遵循HLA接口规范的前提下，将传统仿真运行环境支持联邦成员之间互操作的标准服务(包括时间管理、信息管理和仿真资源服务)以Web服务的形式部署在广域网上，以支持仿真应用的动态组合。该服务化守护代理是仿真平台和服务平台之间的接口，仿真运行过程中产生的仿真数据信息和仿真控制信息在仿真平台和服务平台之间传递时需依靠服务化守护代理。

该服务平台由仿真服务注册中心、服务封装、服务组合、服务发布、服务发现、服务绑定和服务调用等模块组成。其特征为：本地或远程的领域模型通过符合模型接口规范的Web服务封装，发布到服务平台。发布到平台上的模型服务均具有统一的服务接口，符合仿真模型的服务描述约定。

该资源平台由本地或远程的仿真模型、资源和工具集合组成，包括领域模型、仿真和建模工具、网络资源、计算资源、存储资源、知识资源。其特征为：用户在获取现有网络资源、计算资源、存储资源和知识资源的基础上，利用现有资源对仿真建模所需的资源进行优化和重组。

见图2，本发明一种面向服务的分布式仿真系统的实现方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：用户通过门户平台描述和定义仿真任务，门户平台将仿真任务分发给仿真平台。仿真通用门户接收用户提出的仿真需求，然后将仿真需求递交给面向应用的问题求解环境，面向应用的问题求解环境解析仿真需求并将仿真任务分发给仿真平台。

步骤二：仿真平台分解和执行仿真任务，并通过服务平台调用其他仿真成员的仿真服务。仿真作业要求多个仿真成员合作完成一个仿真任务，在仿真网络互联互通的前提下，各仿真成员执行自身的仿真工作，并设法获取其他仿真成员的仿真需求。

步骤三：仿真成员对自身的模型、资源和工具进行封装。

步骤四：仿真成员基于资源平台封装自身资源并通过服务平台注册、发布，同时，通过服务平台发现和调用其他仿真成员的资源。各仿真节点向仿真服务注册中心注册自身的仿真业务。各仿真节点向仿真服务注册中心查询其他仿真成员的仿真业务。各仿真节点查询到所需仿真业务后，进行仿真服务业务的服务绑定和服务调用。

步骤五：仿真平台在执行仿真任务过程中和完成仿真任务时，将仿真数据通过门户平台实时展示呈现。

面向服务的分布式仿真体系结构和实施方法的具体实施方式如下：

1，仿真作业要求多个仿真成员合作完成一个仿真任务，在仿真网络互联互通的前提下，各仿真成员执行自身的仿真工作，并设法获取其他仿真成员的仿真需求。

2，各仿真节点向仿真服务注册中心注册自身的仿真业务。

3，各仿真节点向仿真服务注册中查询其他仿真成员的仿真业务。

4，根据分布式哈希表，仿真成员获得所需仿真业务的成员信息。

5、各仿真成员由两个模块组成，一个为rti模块，一个为服务代理模块。服务代理的作用为接收仿真任务的请求并返回仿真结果。

6，如果仿真任务所需结果的信息可直接由某一仿真成员获得，则仿真成员直接递交仿真结果。

7，如果仿真任务所需结果的信息可直接由多一仿真成员获得，则仿真成员分别递交自身的仿真结果。

8，如果某一个仿真成员仿真结果需有其他仿真成员获得，则执行2至5。

Claims (2)

1.一种面向服务的分布式仿真系统，其特征在于：它由门户平台、仿真平台、服务平台、资源平台组成，用户使用门户平台提供的工具，描述和定义仿真任务，然后提交给仿真平台进行分解和执行；服务平台对资源平台的各类资源进行封装、组合、发布、发现、绑定和调用，并将仿真平台的仿真运行环境支撑服务化；仿真平台执行具体的仿真任务，并将仿真结果返回至门户平台，用户可以通过门户平台提供的协同可视化门户浏览仿真系统的运行状态和结果；

该门户平台为用户登录分布式仿真平台进行建模与仿真活动提供浏览器和桌面形式的门户，它由面向应用的问题求解环境、协同仿真可视化门户和仿真通用门户组成；其特征为：用户可采用交互式的手段进行仿真建模，该门户平台作为用户和仿真系统的传递媒介，对外提供人机接口和服务接口；

该仿真平台由仿真运行环境、服务化守护代理和仿真结果评估组成；其特征为：在遵循HLA接口规范的前提下，将传统仿真运行环境支持联邦成员之间互操作的标准服务，包括时间管理、信息管理和仿真资源服务以Web服务的形式部署在广域网上，以支持仿真应用的动态组合；该服务化守护代理是仿真平台和服务平台之间的接口，仿真运行过程中产生的仿真数据信息和仿真控制信息在仿真平台和服务平台之间传递时需依靠服务化守护代理；

该服务平台由仿真服务注册中心、服务封装、服务组合、服务发布、服务发现、服务绑定和服务调用模块组成；其特征为：本地或远程的领域模型通过符合模型接口规范的Web服务封装，发布到服务平台；发布到服务平台上的模型服务均具有统一的服务接口，符合仿真模型的服务描述约定；

该资源平台由本地或远程的仿真模型、资源和工具集合组成，包括领域模型、仿真和建模工具、网络资源、计算资源、存储资源、知识资源；其特征为：用户在获取现有网络资源、计算资源、存储资源和知识资源的基础上，利用现有资源对仿真建模所需的资源进行优化和重组。

2.一种面向服务的分布式仿真系统的实现方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：用户通过门户平台描述和定义仿真任务，门户平台将仿真任务分发给仿真平台，仿真通用门户接收用户提出的仿真需求，然后将仿真需求递交给面向应用的问题求解环境，面向应用的问题求解环境解析仿真需求并将仿真任务分发给仿真平台；

步骤二：仿真平台分解和执行仿真任务，并通过服务平台调用其他仿真成员的仿真服务；仿真作业要求多个仿真成员合作完成一个仿真任务，在仿真网络互联互通的前提下，各仿真成员执行自身的仿真工作，并设法获取其他仿真成员的仿真需求；

步骤三：仿真成员对自身的模型、资源和工具进行封装；

步骤四：仿真成员基于资源平台封装自身资源并通过服务平台注册、发布，同时，通过服务平台发现和调用其他仿真成员的资源；各仿真节点向仿真服务注册中心注册自身的仿真业务，各仿真节点向仿真服务注册中心查询其他仿真成员的仿真业务，各仿真节点查询到所需仿真业务后，进行仿真服务业务的服务绑定和服务调用；

步骤五：仿真平台在执行仿真任务过程中和完成仿真任务时，将仿真数据通过门户平台实时展示呈现。

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