（计算机科学与技术专业论文）hlarti中管理对象模型的研究与实现.pdf

倒防利学技术人学 l j l ：究生院学位论文 两叟 高层体系结构( h l a ) 为分布式交互仿真提供了个可鼋用和易于交互的标准技术体 系，它己被1 e e e 采纳为建模与仿真标准i e e e l5 1 6 x ，基于h l a 的分布仿真将是今后 分布式交互仿真发展的主要方向。在基于h l a 的仿真联盟执行过程中，盟员之问所有 交互的数据都必须预先以对象的形式定义在联盟数据文件( f d d ) 中，因此对象模型是 h l a 仿真的基础，设计并实现一个高效的对象模型丌发工具对h l a 仿真程序开发具有 重要意义。同时，为了在仿真运行过程中对联盟、盟员以及仿真运行支撑环境r t i ( r u n t i m ei n f r a s t r u c t u r e ) 进行监控和管理，h l a 中定义了管理对象模型( m o m ) ，该 模型是h l a j r t i 框架中的重要组成部分，是否支持m o m 是评价一个r t i 的重要指标。 而一个操作方便、安全可靠、功能强大的基于m o m 的通用联盟管理工具对于实现对 h l a 仿真系统的实时监控和管理、保证h l a 仿真系统的正常运行是不可或缺的。 本文首先介绍了h l a 的发展和研究现状，讨论了h l a 标准的基本内容，在此基础 上对对象模型丌发工具、管理对象模型m o m 及基于m o m 的通用联盟管理工具进行了 深入研究与实现。本文的主要工作和创新包括： 1 对h l a 对象模型模板o m t 进行了深入研究，提出了基于树型结构的h l a 对 象模型组织方法，设计并实现了一个可视化的对象模型丌发工具x m l f d d 。该工具采用 x m l 格式存取f d d 文件，通过树型结构组织h l a 对象模型，并在其中预定义了管理 对象模型m o m 用到的对象类和交互类。 2 对仿真执行进行监控、管理是仿真应用的重要组成部分。管理对象模型m o m 为实现对h l a 仿真的监控和管理提供了底层的技术支持。本文在深入研究管理对象模 型m o m 的基础上，提出了r t i 中基于代理的m o m 实现结构，给出了r t i 中通过代理 盟员实现m o m 的过程，最后在我们基于c o r b a 、遵循i e e e l 5 1 6 标准实现的r t i 软 件s t a r l i n k 中实现了对m o m 的支持。 3 基于m o m ，设汁并实现了一个通用的联盟管理工具s t a r f m 。该工具独立于具 体的仿真应用，功能强大，直观方便，可以有效地对联盟、盟员及r t i 进行监控和管理。 论文最后给出了x m l f d d 及s t a r f m 在h l a 仿真中的应用实例，总结了所取得的研 究成果，并概述了进一步的研究工作。 关键字：高层体系结构，运行支撑环境，对象模型模板，联盟数据文件，管理对象模型 第1 页 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文题目：旦l 型垦! ! 生篁里烈基燮型曲盟窥皇塞塑 一 学位论文作者签名：丕盘盘 日期：2 西毒年f 工月1 ，蛔 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权 国防科学技术大学可以保留并向国家有关部i - 或机构送交论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的金部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目：! 丛b ! ! 史篁垄赳垒搓型曲塑童曼塞理 学位论文作者签名：盘盘g 查 日期： 伽；年j 2 月 乒日 作者指导教师签名 棼竖扛 日期：刎年z 月三牛日 匝：1 1 5 方科学技术人学i , j f q ：1 诡学似芘文 图目录 图2 1r t i 和盟员之间的接口 图2 2 基于c o r b a 的h l a 仿真体系结构 图2 - 3 盟员与r t i 之削的关系 图3 】对象模型丌发过程 图3 - 2 对象类的层次结构 图3 - 3 交互类的层次结构 图3 4x m l f d d 中的树型结构 圈3 - 5x m l f d d 中对象类的数据结构 图3 - 6x , n l f d d 的程序结构 图3 7x m l f d d 工作界面 图4 - 1m o m 的结构 图4 - 2m o m 的对象类结构 图4 - 3m o m 的交互类结构 图4 4 代理盟员与r t i 及其他盟员之间的关系 图4 5 层次式r t i 结构， 图4 - 6m o m 代理与管理盟员进行交互的流程 图4 7m o m 代理加入联盟时s t a r l i n k 的状态信息 图5 1s t a r f m 的数据结构 图5 2s t a r f m 的程序结构 图5 3 联盟管理工具s t a r f m 的工作界面 图6 一l 新建f d d 文件 图6 2 添加对象类 图6 - 3 添加对象类属性 图6 4 添加交互类一 图6 - 5 添加交互类参数， 图6 - 6 连接r t i 图6 7 监控联盟及盟员状态 图6 - 8 联盟中的对象信息 图6 - 9 查询公布订购信息 图6 1 0 查询盟员统计信息 图6 - 1 1 代替其他盟员调用r t i 服务 图6 。1 2 对联盟进行保存 第页 m佗b如孙丝为抖筋拍勰凹引弱弱弘”甜“帖卯钾驰船钾册劢劢州m m 囤防利学技术人学f ，e ，j 二院、j 伯论殳 表目录 表31 构建s o m 表格的基本步骤 表32 有可视化工具支持的基于f o m 构建s o m 的基本步骤 1 9 1 9 第1 v 页 i 副防科学技术人0 研究生院# 化论文 第1 章绪论 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应用领域 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) 的门综合性技术。分布式交互仿真是 指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 仿真殴备互联，形成可参与的综合性仿真环境。分布交互仿真是计算机技术的进步与仿 真需求不断发展的结果，具有分布性、交互性、异构性、时空致性和开放性等特点。 该技术因其有效性、可重复性、经济性和安全性等优点而倍受各国军事部门的重视。 1 1 课题背景 1 1 1 分伟式仿真技术的发展 分布式仿真应用的特点为：仿真任务分布于多台计算机：系统异构，用多种类型的 计算机进行联合仿真；对可重用性和互操作性要求高；要求带有丰富的交互信息。为了 更好地满足这样的应用特点，分布仿真标准经历了d i s 、a l s p 和h l a 的发展过程i ”j 。 二：十世纪八十年代早期，美国的d a r p a ( d e f e n s ea d v a n c e dr e s e a r c hp r o j e c t sa g e n c y 、 资助了将载人的坦克l j | f 练器在网络上连接起来的s i m n e t 程序，该程序首次实现了将 大规模、实时、人在回路的仿真器集成在网络的目标。 二十世纪九十年代早期，s i m n e t 的体系结构和协议发展成了d i s ( d i s t r i b u t e d i n t e r a c t i v e s i m u l a t i o n ) 。d i s 是一个网络协议标准，它提供了通过协议数掘单元( p d u l 传送实体状态和其它信息的方法。这些协议数据单元由数据包组成，在仿真网络上用广 播的方式发送。 在九十年代初期，a r p a 资助m i t r e 研究设计一种用于大规模的、聚合级对抗仿 真的通用接口a l s p ( a g g r e g 砒i o n l e v e ls i m u l a t i o np r o t o c 0 1 ) 。 为了集成不同类型的仿真应用，提高仿真应用的互操作性和仿真部件及模型的可重 用性，美国国防部建模和仿真办公室在1 9 9 5 年3 月提出了一个全新的仿真技术框架 h l a ( h i g hl e v e l a r c h i t e c t u r e ) ，并于1 9 9 6 年9 月正式颁布了h l a 标准【l i 。 1 9 9 7 年1 2 月，h l a l 3 被仿真互操作标准化委员会s i s c ( s i m u l a t i o ni n t e r o p e r a b i l i t v s t a n d a r d sc o m m i t t e e ) 接纳为i e e e 标准草案，并在2 0 0 0 年9 月被正式接受为i e e e l 5 1 6 第1 页 围防科学技术人掌研究7 i - i i s u ；：位论文 标准。美国军方也决定：1 9 9 9 年之后不再资助非h l a 的仿真研究：2 0 0 1 年之后全面 终止使用与h l a 不相容的仿真工程。 1 9 9 9 年1 1 月，h l a l3 被o m g 0 b i - 象管理组织) 接纳为d s s i 0 ( d i s t r i b u t e ds i m u l a t i o n s y s t e m ss p e c i f i c a t i o n ) 规范：2 0 0 0 年1 2 月o m g 通过d s s l 1 规范。o m g 的s i m s i g ( d i s t r i b u t e ds i m u l a t i o ns p e c i a li n t e r e s tg r o u p ) 在d s s 20 的r f p ( r e q u e s tf o rp r o p o s a l ) 中 则要求提交文档以i e e e 的h l a 标准( 1 5 1 6 x ) 为参考依据。 2 0 0 3 年3 月2 0 日，f e d e p ( r e c o m m e n d e dp r a c t i c ef o rh i g hl e v e la r c h i t e c t u r e f h l a 、 f e d e r a t i o nd e v e l o p m e n ta n de x e c u t i o np r o c e s s ) 被i e e e 标准委员会接纳为i e e e l 5 1 6 3 。 1 1 。2 应用互操作技术 随着计算机软件技术的进一步发展，将面向对象技术同分布计算技术有机结合起来 的分布式对象技术已经发展成为当今分布异构环境下建立应用系统集成框架和标准构 件的核心技术，出现了以e j b j 2 e e 、c o m 4 - d n a 和o m g 的c o r b a 为代表的三个 技术分支。 o m g 的基本目标是开发实用的分布式对象技术及其对象管理规范，建立应用系统 的通用集成框架，在分布异构的环境上实现基于对象软件的可重用、可移植和互操作。 o m g 于1 9 9 1 年提出了对象管理结构o m a ，发布了对象请求代理( o r b ) 的技术标准 c o r b a l 0 【8 i ：1 9 9 5 年又发布了c o r b a 2 0 ，并陆续发柿对象服务和公共设施的标准。 c o r b a 20 给出了o r b 之间互操作的技术标准o l o p 协议( g e n e r a li n t e r o r b p r o t o c 0 1 ) ，基于t c p i p 实现c o r b a 时，完成对象互访的g i o p 协议又称为i i o p ( i n i e r n e t i n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) ：1 9 9 8 年公布了c o r b a 2 3 版，使c o r b a 技术目臻完美。这些技 术上的进步为实现基于c o r b a 的h l a r t i 提供了技术上的基础。 随着分布仿真技术和应用互操作技术的发展，人们尝试将h l a 与应用互操作技术 结合起来，以进一步增强仿真应用的可重用性和互操作性。基于c o r b a 的h l a r t i 实现就是这种思想的具体体现。 1 1 3 课题来源 本论文课题“h l a r t i 中管理对象模型的研究与实现”来源于8 6 3 项目“面向战 争综合演练场的分布式仿真基础支撑平台”，是该项目的一部分，重点在于对象模型丌 发工具的设计与实现，r t i 对管理对象模型m o m 的支持，以及基于m o m 的联盟管理 第2 页 固防科学披术人学 j | = 究生院学化论文 工具的设计与实现。 “面向战争综合演练场的分柿式仿真基础支撑平台”的日标是要丌发出一个仿真支 撑平台r t i ，以及相关的h l a 仿真应用工具。经过多年的研究，我们已经开发研制出 了基于c o r b a 、符合i e e e l 5 1 6 标准的r t i 产晶- - s t a r l i n k 。但是，在s t a r l i n k 的实现 中，尚欠缺对管理对象模型m o m 的支持。同时，还需要实现对象模型开发工具以及 基于m o m 的联盟管理工具。本论文课题所要解决的主要是这几个方面的研究与实现。 1 2 课题研究现状 随着军队建设的发展，对复杂系统仿真和综合仿真的需求越来越大，这就需要现代 仿真技术构成可互操作、可移植、可重用、可伸缩及强交互性的分布对等协同体系构架。 而基于h l a 开发新的仿真应用，能够缩减开发时间，扩大仿真规模，有利于软件的可 重用和互操作，因而可以大幅度提高军事仿真训练系统的开发效率，节省开发经费，并 使得军事分布交互仿真系统实现一体化的数据交换，一体化的数据编码、识别和格式处 理，从而更好地做到战训统一，变过场式演习模拟训练为近实战演习训练，有利于提高 军队战争研究和人员训练水平，提高部队战斗力。可以预见，r t i 及其相关工具将成为 我军仿真训练系统的关键基础设施。 由于h l 棚i 在军事方面应用的特殊性，从国家安全利益考虑，不允许我们在敏 感军事应用领域过多地依赖国外的产品和技术，因此，跟踪其发展、掌握其技术并进一 步研究开发具有自主版权、高可用的分布式仿真基础支撑平台及辅助工具对于维护国家 安全，加速国防现代化建设，具有非常重要的作用。 1 2 1h l a r t i 的研究现状 h l a 协议提出后各国都在积极开发h l a r t i 产品，工业界已推出了多个商业化的 r t i 软件，如m a kr t i 、p r t i 等。美国国防部建模与仿真办公室d m s o 于1 9 9 9 年1 2 月推出了第一个经过全面测试的r t i 版本r t i n g1 3 v 2 ，p i t c h 公司也推出了它的最 新产品p r t i1 5 1 6 。 h l a 规范一发布即受到了国内有关单位的重视，并对其进行了积极的跟踪和研究。 不少单位致力于基于t c p i p 的r t i 原型系统的研制，有些已取得了较好的成果，但是 未发现有对基于分布计算软总线o r b i i o p 的r t i 研究和实现。我们课题组使用国防科 技大学计算机学院研制的c o r b a 产品s t a r b u s 为基础平台，开发研制了基于 第3 页 幽防科学技术人学：研究生院。1 j 化论文 o r b i i o p 的r t i 产品。 1 2 2 箍于m o m 的联盟管理的研究现状 h l a 为大规模分布式仿真提供了技术支持，但这同时也必然增加了对仿真系统进 行管理的复杂性。为了便于在仿真运行过程中对r t 、联盟以及单个盟员进行监控和管 理，h l a 中定义了管理对象模型( m o m ) 2 。目前，国内还没有基于i e e e l 5 1 6m o m 的联盟管理工具。m a k 公司开发了基于m o m 的联盟管理工具f m t ，能够部分实现对 联盟的监控和管理，但是并不能支持m o m 中定义的大部分功能，无法满足大规模分 布式仿真时对联盟管理的要求。p i t c h 公司推出的最新产品p r t i1 5 1 6 也加入了对 m o m 的支持，但是仍然只能完成简单的管理功能。p r t i 将联盟管理与r t i 捆绑在一 起，既影响了r t i 的效率，又降低了软件的可重用性和可扩展性。 1 3 课题研究意义、目标和内容 在基于h l a 的仿真联盟执行过程中，盟员之间所有交互的数据都必须预先以对象 的形式定义在联盟数据文件( f d d ) 中，因此对象模型是h l a 仿真的基础，设计并实 现一个高效的对象模型开发工具对h l a 仿真程序开发具有重要意义。同时，为了在仿 真运行过程中对联盟、盟员以及r t i 进行监控和管理，h l a 中定义了管理对象模型 m o m ，该模型是h l a r t i 框架中的重要组成部分，是否支持m o m 是评价一个r t i 的重要指标。而一个操作方便、安全可靠、功能强大的基于m o m 的通用联盟管理工 具对于实现对h l a 仿真系统的实时监控和管理、保证h l a 仿真系统的正常运行是不 可或缺的。 本课题的研究目标是通过深入理解i e e e l 5 1 6 标准，尤其是对象模型模板o m t 及 管理对象模型m o m ，在r t i 中实现对m o m 的支持。在此基础上，设计并实现一个通 用的、基于m o m 的联盟管理工具。 本课题的研究内容包括：在深入研究对象模型模板的基础上，发计并实现一个对象 模型开发工具x m l f d d ，在该工其中预定义管理对象模型m o m 的交互类和对象类，并 在i e e e l 5 1 6 标准的基础上，对其进行扩展：研究i e e e l 5 1 6 标准中管理对象模型的实 现方法，在课题组研制的r t i 软件s t a r l i n k 中实现对m o m 的支持：基于所实现的m o m ， 设计并实现一个通用的联盟管理工具s t a r f m 。 本文的主要工作和创新有： 第4 页 国防科学技术人学州究生院、# 值论文 一 提出了基于树型结构的h l a 对象模型组织方法，设汁并实现了遵循i e e e l5 1 6 对象模型模板的可视化对象模型开发工具x m l f d d ； 在x m l f d d 中预定义了m o m 的对象类和交互类，并对其进行了扩展； 提出了r t 中基于代理的m o m 实现结构： 在s t a r l i n k 中实现了i e e e l5 1 6 接口规范中定义的m o m ： 设计并实现了基于m o m 的通用联盟管理工具s t a r f m ； 1 4 论文的结构 本文结构如下： 第一章绪论 介绍本课题的研究背景和分柿式仿真技术、应用互操作技术的发展。简要说明本课 题的研究内容、目标、难点、课题研究的意义及现状。 第二章高层体系结构h l a 对高层体系结构h l a 的特点、思想、接口规范、规则、模型模板以及h l a 与面 向对象概念的关系、i e e e l 5 1 6 与h l a 的区别、基于c o r b a 的h l a r t i 的体系结构 做简单的介绍。 第三章h l a 对象模型开发工具x m l f d d 的设计与实现 对h l a 对象模型模板o m t 进行了深入研究，提出了基于树型结构的h l a 对象模 型组织方法，设计并实现了一个可视化的对象模型开发工具x m l f d d 。该工具采用x m l 格式存取f d d 文件，通过树型结构组织h l a 对象模型，并在其中预定义了管理对象 模型m o m 用到的对象类和交互类。 第四章管理对象模型的研究与实现 介绍了i e e e l 5 1 6 管理对象模型包括m o m 中定义的主要对象类和交互类，在此 基础上，根据实际需要对m o m 进行了扩展。提出了r t i 中基于代理的m o m 实现结 构，并研究了通过代理盟员实现层次式r t i 的可行性。然后给出了r t i 中通过代理盟 员实现m o m 的过程，以及在我们基于c o r b a 、遵循i e e e l 5 1 6 标准实现的r t i 软件 s t a r l i n k 中m o m 的实现方法。最后介绍了盟员如何通过r t i 中定义的m o m 实现对联 盟、盟员及r t i 的监控和管理。 第五章基于m o m 的联盟管理工具s t a r f m 的设计与实现 给出了通过r t i 中定义的m o m 设计并实现联盟管理工具s t a r f m 的过程。介绍了 第5 页 幽防科学技术人学研究生院学位论文 s t a r f m 的主要特点和功能，并分析了通过m o m 实现联盟管耻的优势。 第六章x m l f d d 和s t a r f m 在h l a 仿真中的应用实例 给出了使用对象模型丌发工具x m l f d d 丌发一个联盟执行所必需的f d d 文件以及 通过联盟管理工具s t a r f m 对一个联盟执行进行监控和管理的实例，并根据用户使用情 况，列出了它们的优点和需要改进之处。 第6 页 国防利学技术人学研究! e 院。；化沦文 第2 章高层体系结构h l a 分们交互仿真技术从产生( s i m n e t 计划) 到d i s2x 、i e e e l 2 7 8x 系列协议和 a l s p 协议的制定，进而发展到今天的h l a ，都是试图解决建模与仿真领域存在的问 题：绝大多数仿真应用的实现较为独立，各仿真应用之间的互操作性和重用性差；开发、 维护和使用费时且成本高：可验证性、有效性和置信度较差。h l a 就是从体系结构e 建立的这样一个框架，它能尽量涵盖建模与仿真领域中所涉及的各利t 不同类型的仿真系 统，并利于它们之间的互操作和重用性。同时能利用不断发展的新技术，来满足复杂大 系统的仿真需求。 2 1h l a 概述 2 i 1h l a 的目标一由组件构建仿真系统 h l a 的主要目标是允许通过联合其他仿真来实现仿真应用，以提高仿真应用之间 的互操作性和重用性，因此h l a 支持基于组件的仿真开发，这罩的组件是指盟员而不 是被仿真的实体i ”i 。 h l a 的设计是基于以下几个前提和假设的。 一 单个、单一的仿真不能满足所有用户的需求，用户的兴趣和对仿真真实程度、 详细程度的要求是不一样的。 仿真开发者的仿真知识领域是不同的，一组仿真开发人员即使是在同一个领域 内也不可能精通所有的细节问题。 一 没有人能预见仿真的所有应用和实现仿真有效联合的所有方法，即使一个开发 者能满足一个应用领域的复杂需求( 通过建立单一仿真系统) ，但也不能预见 这个系统的需求变化。世界不断发展，没有人可以预知仿真将来的所有应用， 即使在同一领域。 _ 将来的技术和工具必须结合在一起，即使丌发者能建立复杂的仿真系统，并且 可以预见将来的需求，但是计算机技术是不断变化的；即使他们还可以预测计 算机技术的未来，但仍然将面对用户要求从计算机技术进步中获得好处的问 题。 因此，h l a 设计者要遵循下列目标。 第7 页 国堕型：i ：丛查= i ：竺笙尘堕兰笪= 堡苎 一一 应该能将个犬的仿真问题分解为多个小仿真问题，它们可以容易、准确地被 定义、建立和验证。 应该能将由此产生的小仿真系统联合成为较大的仿真系统。 一应该能将小仿真系统和其它的或未知的仿真系统联合起来形成新的仿真系统。 _ 埘于基于组件的仿真系统，通用的功能应该和特定的仿真分离丌，由此产生的 通用支撑结构应该能在仿真之问重用。 一仿真和通用支撑结构间的接口应该能把仿真和实现支撑结构的技术隔离开，并 将能把支撑结构和仿真中的技术隔离开。 2 1 2h l a 定义了一种软件体系结构 h l a 定义了一个体系结构，而不是一个实现。r t i 是h l a 的软件实现，是由h l a 的接口定义的。接口规范不仅定义了r t 提供给盟员的接口而且定义了盟员提供给 r t i 的接e 1 ，因此每一个盟员也是这个接口的另一个实现。h l a 具有3 种体系结构类 型的特征：层次化系统、数据抽象系统和基于事件( 隐含调用) 系统，并利用了它们各 自的优点i ”i 。 _ h l a 是一个层次化的体系结构 一个层次化的系统是以层次的结构来组织的，每一层对它上一层提供服务，并接受 下一层的服务。在一些层次化的系统中，除对相邻的外层和精心选择的输出功能外，内 部层次被隐藏起来。 从盟员的角度来看，r t l 表现为一个层次，在它的下面完整地封装了r t i 的功能。 将r t i 的功能和盟员分离实现了两方面的功能。第一，将仿真互操作的通用功能从盟 员中去掉，盟员的代码不需要重复那些用于实现互操作的服务。第二，将盟员从反映在 r t i 中的技术变化里隔离开来，如果必须修改r t i 来适应新型网络，盟员不受影响。 _ h l a 是一个数据抽象的体系结构 在基于数据抽象和面向对象组织的类型中，数据表示和它们相关的原始操作被封装 在一个抽象的数据类型或对象中。这利，类型的组件是对象，也可以是抽象数据类型的实 例。 h l a 中的层次原理可分为两个方面：从盟员看r t i 和从r t i 看盟员，这构成了数 据抽象。r t i 为其后面所有的状态都被隐藏的盟员提供每一个盟员也为其后面所有的状 态都被隐藏的r t i 提供接口。从r t i 的角度看，有多个盟员，每一个都有同样的接口， 第8 页 幽防科学坎术人。：o l 1 = 究生院学他论文 但杯u 小刚，这就是数据抽象或面向对象组 j , o c j 本质。从盟员的角度看，盟员的变化不 会影响r t i ，相同的r t i 软件能用于不同的盟员，并且盟员本身可能还包含复杂系统或 被连接到其他系统上。 - h l a 是一个基于事件的体系结构 基于事件的体系结构也称为隐含调用。一个组件可以宣布( 或广播) 一件或多件事 件，系统中的其它组件通过一个过程与事件连接起来用于登记列这个事件的兴趣。当事 件被宣布，系统自己将调用所有已经登记过这个事件的过程，这样个事件的发生隐含 地引发了在其它组件中的调用。 隐含调用在设计r t i 的服务时被广泛采用。h l a 规则中的第三条规定：盟员不能 直接进行交互，必须通过r t i ，于是盟员之问并不知道对方的存在。一个盟员调用r t i 的服务，将导致r t i 去调用其它盟员的服务。决定调用哪一个盟员是出r t i 末决定的。 2 1 3h l a 将仿真和支撑框架的功能分离 h l a 联盟执行包含一个r t i 和一些盟员，h l a 将联盟功能分为特定的仿真功能和 支撑框架功能，这样做的目的是将模型或仿真的特殊行为放在实现它的盟员中，支撑框 架中只包含仿真互操作的通用功能。因此，同样一个r t i 软件可以用来支持许多不同 的仿真应用1 2 7 i 。 图2 l 给出了位于底层的r t i 和上层的各种不同盟员之间的接口。r t i 提供给每一 个盟员的接口称为r t i 大使( r t l a m b a s s a d o r ) ，盟员调用这个接口的操作来请求r t i 服务。每一个盟员也对r t i 提供一个称为盟员大使( f e d e r a t e a m b a s s a d o r ) 的接口，当 r t i 必须通知盟员时，通过调用盟员大使的操作来实现。 第9 页 国1 坊乖 7 技术人。产训f 究生院_ 何沦文 龃员 【 盟员大使【 燃受 - 盟虽太使 i ! 接口 一 = ? 1 ；r t i x 使i r t i r t i 大使 图2 - 1r t i 和盟员之间的接口 需要注意的是，首先，盟员之间不能直接对话，它们都连接到r t i 上，通过r t l 提供的服务来实现相互通信。其次，盟员可以是多种多样的，每一个盟员调用适合其仿 真目标的r t i 服务，r t i 并不区分这些盟员。最后，每一个盟员和r t i 之间只有唯一的 连接点。 2 2h l a 分布仿真标准 h l a 标准由h l a 规则、h l a 接口规范、h l a 对象模型模板三部份组成i ”。运行 支撑环境( r t i ) 是遵循h l a 接口规范的软件实现，完成某种功能的单个仿真应用被 称为盟员，为完成一个完整的仿真任务而参与交互的盟员一起构成联盟，完成该任务的 整个仿真过程被称为一次联盟执行。 2 2 1h l a 规贝u ( r u l e s ) h l a 定义了一个集成的框架，为仿真应用提供公共的基础设施。为了保证分布式 仿真应用的正确执行，使用h l a 的仿真应用必须遵循其规则。h l a 规, j ( i e e e l 5 1 6 ) 分为两部分：联盟规则和盟员规则。这些规则规定了联盟和盟员的功能划分和逻辑关系。 联盟规则共5 条：联盟有一个与h l a o m t 一致的f o m ( f e d e r a t i o n o b j e c t m o d e l l ： 在联盟中，所有与仿真相关的对象实例表示都在盟员中，而不是在r t i 中：联盟执行 过程中所有加入盟员通过r t i 交换f o m 数据：联盟执行过程中加入盟员依h l a 接口 第l o 页 | | ，。r r ， ， 一 一 囤防利学技术人学研究生院。# 位论文 规范与r t i 进行交互：联盟执行过程中，一个实例属性在任意给定时m j 最多被个加 入盟员( 与m o m 相关的实例属性可能被r ，i i 所捌有) 所捌有。 盟员规则共5 条：每个盟员有一个与h l ao m t 一致的s o m ( s i m u l a t i o no b j e c t m o d e l ) ：盟员依其s o m 中规定来更新反射属性并发送，接收交互；联盟执行时，盟员 依其s o m 中规定来动态地传送接收属性所有权；盟员依其s o m 中规定来变更那些提 供属性更新的条件i 盟员应能在一定程度上管理本地时问来协调与联盟中其它成员的数 据交换。 2 2 2h l a 接口规范( i s ) h l a 接口规范( i n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n ) 定义了盟员与r t i 之间在分布式仿真领域的 标准接口，将仿真应用与应用之间的通信等功能相分离，它包含两个方面的内容：1 、 r t i 提供的服务接口，又称之为盟员方发起的调用( f e d e r a t ei n i t i a t e d ) ；2 、盟员方提供的 回调接 j ，又称之为r t i 发起的调用( r t ii n i t i a t e d ) 。这些接口按其功能又可分为七个基 本的服务组，它们是：联盟管理( f m ) 、声明管理( d m ) 、对象管理( o m ) 、所有权管理 ( o w n m ) 、时间管理( t m ) 、数据分发管理( d d m ) 和支持服务。在i e e e l 5 1 6 1 中定义了 这些接口的语法和语义，r t t 实现主要就是对内实现其语义功能对外按其定义提供标准 接口。 2 , 2 3h l a 对象模型模板( o m t l 对象模型模板规范( i e e e l 5 1 62 ) 定义了h l a 对象模型的格式和语法。它的依据是 认为单个仿真应用不足以完成复杂的仿真任务，必须由多个仿真应用协同工作，而多个 仿真应用之间的信息交换则需要有双方认可的数据交换格式，这些数据格式应浚以一种 对象模型的方式来组织。o m t 正是h l a 对这种需求提供的解决途径。 o m t 定义了三种模型：联盟对象模型( f o m ) 、盟员( 仿真) 对象模型( s o m ) 、管理对 象模型( m o m ) ，这些模型支持对象的单继承，不支持多继承。s o m 定义了单个仿真应 用f 盟员) 与其它仿真应用进行数据交换所用到的所有对象和交互格式，f o m 定义的是 整个联盟执行范围的数据交换用的到所有对象和交互格式，m o m 则定义了对联盟执行 进行监控、协调和管理所要用到的对象和交互格式。仿真任务中依h l a 规则来使用这 些对象模型。 第1 1 页 国防平；i 学技术人学l i j 究生院；：俄论文 2 3 基于c o r b a 的h l a r t i 的体系结构 r t i ( r u nt i m ei n f r a s t r u c t u r e ) 是h l a 框架的核心，它实现了接口舰范中定义的服务， 相当于一个分布式操作系统，其目的是将仿真应用和底层通信等基本功能相分离。由 r t i 提供的底层通信和基本功能支持，即在同一个联盟执行过程中，所有的联盟成员按 照h l a 接口规范浣明要求同r t i 进行数据交换，实现成员之闯的互操作。 基于c o r b a 的h l a 仿真应用与普通的h l a 仿真应用在应用本身而言并无不同， 它们的区别只是在所使用的r t l 上。从体系结构图上来看，基于c o r b a 的h l a 仿真 在r t i 与操作系统提供的网络互连调用之间加入了一个o r be 1 2 3 i i 。8j ： 图2 2 基于c o r b a 的h l a 仿真体系结构 r t i 提供的网络功能对于联盟成员是透明的，联盟成员不必涉及网络编程，因而可 将精力放在仿真开发上。同时，遵循共同的r t i 接口的仿真应用可以灵活地组成功能 各异的联盟，有利于构件的重用以满足不同需要。r t i 为多种类型的仿真间的交互提供 了一组通用服务，这些服务主要包括联盟管理( f m ) 、声明管理( d m ) 、对象管理( o m ) 、 所有权管理( o w m ) 、时间管理( t m ) 、数掘分布管理( d d m ) 六个方面。 r t i 提供的六大管理服务如下： 联盟管理( f e d e r 撕o nm a n a g e m e n t ，f m ) ：联盟管理指创建、动态控制、修改和删 除联盟执行。 声明管理( d e c l a r a t i o n m a n a g e m e n t ，d m ) ：h l a 要求仿真向r t 声明它们希望 产生什么数据，和或接收什么数据。 对象管理( o b j e c tm a n a g e m e n t ，o w n m ) ：这组服务处理对象的登记、修改、删除 第1 2 页 国防科7 - 技术人学研究生院学协论义 和属性交互的发送与接收。 所有权管理( o w n e r s h i pm a n a g e m e n t ，o w n m ) ：所有权管理服务允许在仿真的 执行过程中转移对象属性的所有权。 时间管理( t i m em a n a g e m e n t ，t m ) ：时叫管理主要提供控制各盟员在仿真时叫 轴上的推进。 数掘分发管理( d a t ad i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n t ，d d m ) ：为了减少大规模仿真中 不相关信息的传输量和接收量，h l a 设计的数据分发管理可以减少接收盟员接收的消 息数。 联盟成员( 盟员) 与r t i 之间的关系如图2 - 3 j ”： 加入联盟执行 初始化数据需求 对象注册、属性值更新、发现对象 盟员运行 时间推进隋求准许 注册发现列象 更新反射属性值 发送接收交互 删除移除对象 所有权转移 退出联盟 ，、 图2 - 3 盟员与r t i 之间的关系 2 4 本章小结 h l a 作为一种全新的仿真标准，它弥补了以前仿真标准的缺陷，更适用于大规模 的分布式交互仿真。建造在h l a 基础上的仿真应用，具有更强的可重用性和互操作性， 因而具有旺盛的生命力。 本章讨论了h l a 的目标、特点和体系结构，并介绍了i e e e l 5 1 6 标准中的h l a 规 则、接口规范和对象模型模板，以及h l a 的软件实现r t i 。r t i 提供了仿真中通用的 服务框架，盟员通过接口规范与r t i 进行数掘交换，实现盟员间的互操作。 第13 页 国防利导：技术人孑t o l ：5 f , m 陇1 了住论文 第3 章h l a 对象模型开发工具x m l f d d 的设计与实现 h l a 是一个开放的体系结构，其主要目的是促进仿真系统问的互操作和可重用性。 为了达到这一目的，h l a 要求采用对蒙模型( o b j e c t m o d e l ) 来描述联盟及联盟中的每 一个盟员在联盟执行过程中需要交换的各种数据及相关信息。在h l a 中，通过对象模 型模板( o m t ，o b j e c t m o d e l t e m p l a t e ) 来规范对篆模型的描述。h l ao m t 是一种标 准的结构框架( 或模板) ，它是描述h l a 刘象模型的关键部件，之所以采用标准化的 结构框架，是因为它可以做到以下几点： _ 提供一个通用的、易于理解的机制，用来说明盟员之削的数据交换和运行期阳j 的协作。 一 提供一个标准的机制，用来描述一个潜在的、盟员所具备的与外界进行数据交 换与协作的能力。 有助于促进通用的对象模型丌发工具的设计与应用。 因此，研究h l a 对象模型及其构建方法，对于h l a 盟员的开发有着重要的意义。 和对象模型相关的工具主要有两大类：一是提供表格或者类似结构，支持用户从零 开始构造对象模型，并支持用户对已有对象模型进行编辑和修改的工具：其二是对象模 型的存储、管理和选择工具，这类工具以对象模型数据库为基础，是支持对象模型复用 所需要的。结合使用两类工具能够提供强大的对象模型构建能力。 国外已经有一些支持对象模型开发的工具产品，比较有代表性的如o m d t 、 o m d d 、o m l 等。在这些工具中，以对象模型开发工具o m d t 最有代表性。它处理 o m t 表格，用于生成f o m 和s o m 。o m d t 和对象模型库o m l 之间有接口，可以导 入o m l 中已有的对象模型辅助开发f o m s o m ：用o m d t 构造对象模型的过程中， 如果有o m d d 的定义，则应该参照o m d d 中数据表示的标准格式，以取得数据表示 上的统一。在完成对象模型的构造之后，o m d t 可以生成f e d 文件用于r t i 软件的运 行。 对象模型的开发是实现h l a 分布交互仿真系统的基础。针对国内这类工具比较短 缺的现状，我们在细致分析研究i e e e l 5 1 6o m t 以及f o m ，s o m 构建技术的基础上， 结合课题组研制的仿真基础支撑平台s t a r l i n k ，设计并实现了一个可视化的对象模型开 发工具x m l f d d 。该工具采用x m l 格式存取f d d 文件，通过树型结构组织h l a 对象 模型，并在其中对管理对象模型m o m 用到的对象类和交互类进行了预定义。 第1 4 页 国防科学技术人学研究生院。：化论文 3 1h l a 对象模型 3 1 1o m t 、f o m 和s o m h l a 的o m t 规范以层次类的方法描述和定义了仿真系统中的对象类和交互类。 o m t 描述了记录e i l a 中对象模型时的格式和句法，主要包括仿真系统中的对象、属 性、交互及参数。o m t 仅仅是一种格式，不包括在具体的对象模型中出现的特定数据。 根据i e e e l 5 1 6 标准，o m t 由以下1 4 类表格组成1 1 i ： 对象模型鉴别表：记录与h l a 对象模型相关的重要标识信息。 一 对象类结构表：记录所有联盟或盟员对象类的名称，并且描述了类与子类的关 系。 交互类结构表：记录所有联盟或盟员交互类的名称，并且描述了类与子类的关 系。 _ 属性表：记录联盟或盟员中对象属性的特征。 一参数表：记录联盟或盟员中交互参数的特征。 一 纬度表：记录用来过滤对象实例属性与交互的纬度信息。 一 时间表示表：记录时间值的表示信息。 用户定义标识表：记录h l a 服务中标识的表示信息。 一 同步表：记录h l a 同步服务中的表示与数据类型信息。 _ 传输类型表：描述使用的传输机制。 一开关表：记录r t i 所使用参数的初始化设置。 一数据类型表：记录对象模型中数据表示的详细信息。 一注释表：记录对o m t 表项的解释。 f o m s o m 词典：用来记录上述各表中使用的所有术语的定义。 h l a 规则要求，联盟必须按照o m t 规范实现f o m ，盟员必须按照0 m t 规范实 现s o m 。f o m 是h l a 仿真系统的基本组成部分，是实现仿真实体间互操作的个不 可或缺的层次；而s o m 是盟员的组成部分，是开发盟员程序所必需的。 f o m 的主要目的是提供仿真盟员之间用公共的、标准化的格式进行数据交换的规 范，它描述了在仿真运行过程中将参与盟员间信息交换的对象类、对象类属性、交互类、 交互类参数的特性。f o m 的所有部件共同构成了个实现盟员间互操作所必须的“信息 模型协议”。 第1 5 页 国防科学技术人学研