计算机生成兵力模型的实时调度技术

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1、2015年2月第41卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2015V01．4lNo．2http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0093计算机生成兵力模型的实时调度技术吴雨淋，龚光红+，李妮(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：针对计算机生成兵力系统在采用步长法推进逻辑时间时其实时性易受影响的问题，提出了将时间同步

2、和模型调度进行解耦的实时推进方法，其中同步过程使用独立的线程读取本地时钟并通过运行支撑环境(RTI)驱动逻辑时间推进．同时提出了一种适合兵力模型的新的静态调度算法．该算法根据模型运行周期和系统步长划分调度表，并基于负载均衡的原则为模型分配仿真步长，具体包括3个处理过程：为仿真实体分配节点、产生初始调度表、运行时调整调度表．实验结果表明所提出的方法在保证良好的实时性基础上具有较小的开销和较高的处理器利用率．关键词：计算机仿真；调度；分布式计算；实时系统；时间步长中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)02．0246106

3、计算机生成兵力(CGF)代表了虚拟的作战人员、装备及单位在虚拟的战场上进行交互，可用于军事训练、装备效能评估等目的．CGF的实时运行是保障仿真结果可信的一个重要条件．当前不断增长的仿真规模和逼真度为CGF模型的实时调度带来了挑战．与CGF实时性相关的研究包括3个方面：①实时运行支撑环境(RTI)．CGF系统一般基于高层体系结构⋯(HLA)标准，RTI是该标准的实现，其性能对系统实时性具有重要影响．国内外近十年来对RTI的实时性进行了大量研究，主要有：减小网络延迟与服务开销、扩展传输规范以支持Qos、优化时间管理、使用负载平衡技术等旧。71．最新的HLAEvo

4、lved标准引入了数据智能更新速率降低、自定义传输类型等特性⋯，也有助于提高RTI的实时性．实时RTI已经用于连接模拟器的实时仿真中喁1．②RTI应用的优化．文献[9]使用多联邦桥接实现并行加速从而改进实时性．文献[10]使用变步长技术来实时推进仿真时间，但存在步长难以估计和开销大的问题．文献[11]使用外部节点来管理时间，以避免RTI时间管理带来的性能瓶颈，但事件因果关系难以保证．文献[12]针对特定RTI优化了Tick操作来保证实时性．③模型的实时调度．调度是对模型执行进行合理安排以满足其截止期要求，可分为静态和动态两类：前者指在运行前就安排好运行时刻表

5、，后者指在运行时动态确定需要执行的模型，例如最早截止期算法(EDF)将具有最早截止期的任务赋予最高优先级．EDF是最常使用的实时调度算法Ⅲ。，并且针对不同应用得到了优化¨⋯’．最近有研究¨副将EDF直接应用到HLA环境，但并不针对CGF应用，性能也未经过验证．新一代的CGF采用组装和复用技术来支持模型的快速开发，例如美军的OneSAF。t6]．这时模收稿日期：2014-03-05；录用日期：2014-06—12；网络出版时间：2014-07-3109：48网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／10．13700／j，bh．1001—5965

6、，2014，0093．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(61004089)作者简介：吴雨淋(1981一)，男，江西九江人，博士生，wyl@asee．buaa．edu．cnt通讯作者：龚光红(1968一)，女，四川I石柱人，教授，ggh@buaa．edu．ell，主要研究方向为虚拟现实与计算机生成兵力引用格式：吴雨琳，龚光红，李妮．计算机生威兵力模型的实时调度技术fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41口)：246-251．WuYL。GongG14．LiN．Real—timeschedulingformodelsincomputergenerat

7、edforcesl】]．JournalofBeijingUniversityofAero·nautlcsandAstronautics，2015，41f2)：246·251(inChinese)．第2期吴雨淋，等：计算机生成兵力模型的实时调度技术247型被构建为独立的组件，可作为传统实时系统中的任务来调度．这样的CGF具有如下特点：①仿真实体由多个模型组装而成，例如坦克包含机动、探测、毁伤等模型；②部分模型按周期执行，这类模型通常使用了系统中大部分的计算资源；③仿真想定设定了初始的实体集合，该集合在仿真过程中会发生变化；④实体内部采用不跨越网络的高效通讯机制

8、，因此把实体作为仿真节点的分配单位，而把模型作为节点