反射内存网在分布式飞行仿真中的应用.pdf

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1、[摘要】分定的时间内交换节传统计算机网络技[关键词]反1．引言分布式虚拟现实技术(DistributedVirtualReality)是不断发展的虚拟现实技术和计算机网络技术相结合的产物，它融合虚拟现实技术和计算机网络技术的各项特点。目前，它已经成功地应用于军事、航天、医疗和娱乐等领域，并在教育、工程设计与制造、电子商务等方面显示了良好的应用前景【”。分布式飞行仿真系统，就是一个分布式虚拟现实系统，它为新机型的预研、实验、优化和评估等提供了一个可视化的验证平台。分布式飞行仿真系统由多个节点组成，在节点之间会有大量的数据传输。分布式飞行仿真属于军事

2、仿真应用，对实时性要求较高。在分布式飞行仿真系统中，延迟主要由以下几个因素造成的：1)计算延迟。由于模型中含有大量的迭代计算等，造成计算机计算延迟；2)网络延迟。数据在仿真节点之间传输需要一定的时间，造成了数据传输的网络延迟。针对上述延迟因素中的计算延迟需要优化模型、提高计算机性能等以减少延迟时间。针对这种情况，本文采用反射内存网技术，设计分布式飞行仿真系统的通信协议，以满足分布式飞行仿真系统对实时性的要求。2．分布式飞行仿真2．1分布式飞行仿真概述系统仿真技术，是以控制理论、计算机技术和相似原理为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，借助系统

3、模型对真实的或设想的系统进行试验研究的一门综合性的技术[21。飞行仿真是以飞行器的运动情况为研究对象，面向复杂系统的仿真。飞行仿真根据仿真模型类型及其实现方式的不同可以分为以下三大类f3】：数字仿真、含实物仿真和人在【旦l路仿真。本文涉及的仿真技术属于人在回路仿真。人在回路中仿真是一种操作人员、飞行员、宇航员在系统回路中进行操纵的仿真实验。这种仿真实验要求有相应的形成人感觉环境的各种物理效应设备。而飞行器飞行动力学等被控对象的动态特性仍通过建立数学模型在计算机上进行。人在回路的仿真必须实时进行，对系统运行的可靠性、实时性提出了很高的要求11114

4、]。由于飞行仿真系统中往往含有大量的模型计算，对于单个计算机无法胜任高强度计算和显示。以前多采用工作站的方式进行仿真计算。随着个人计算机性能的不断提高，使得在个人计算机上进行飞行仿真变成了现实。为了充分利用资源，一个飞行仿真系统往往采用多台计算机进行并行计算，每个计算机完成一个相对独立的任务，通过网络实现各个计算机之间的数据传输，这样就构成了分布式飞行仿真系统。2．2分布式飞行仿真系统组成根据分布式飞行仿真系统的实际需求，将系统的各个任务分配到各台仿真计算机，系统的结构如图1所示。图1分布式飞行仿真结构图系统主要由控制台、模型计算、发动机故障诊断

5、、可视化显示和数据库存储五个主要部分组成。控制台由一台计算机负责，用于规划控制整个系统的运行：模型计算分配给三台计算机，分别负责计算飞机模型、推进系统模型和优化模型；发动机故障诊断由单独的一台计算机负责完成：可视化显示部分则由三台计算机负责完成，分别负责地形大气飞机显作者简介：郭翠珍．女，安徽阜阳人，硕士，讲师，研究方向：信息处理、计算机网络等。一67—示、矢量喷管显示和驾驶舱仪表显示。数据库存储计算机用来存储仿真过程中的数据，各台计算机之间以光纤相连，实现网络通信。圈2分布式飞行仿真连接示意围系统物理连接原理如图2所示。系统的几个节点用多模光纤

6、通过光纤HUB相连接，构成星形网络拓扑结构。需要显示的内容则通过视频切换器和两个大屏幕显示器相连接。在控制台上给视频切换器发送不同的命令，就会在大屏幕显示器上显示不同计算机屏幕的内容，达到动态切换，按需显示的目的。3．反射内存网的应用分布式飞行仿真系统是一个基于网络平台的虚拟环境系统，系统在运行阶段会产生大量的数据传输。这些数据包括控制台的控制指令发放、仿真节点模型计算数据、三维显示坐标、姿态指令等。传统的网络技术，如基于TCP／IP协议的以太网、FDDl等在实时网应用中普遍存在以下几个方面的缺点：数据传输率低；当网络负载较大时，网络传输延迟明显

7、加剧，且延迟具有不可预测性；网络通信需要借助多种网络协议完成，软件开销大，降低了通信的效率嘲。针对上述缺陷，本文提出了一种基于反射内存网的分布式飞行仿真网络通信解决方案，可以较好地减轻网络延迟的影响。3．1反射内存网的工作原理反射内存网(ReflectiveMemoryNetwork)是一种基于高速网络的共享存储器技术的实时网络，它与传统的网络技术相比，除了具有严格的传输确定性和可预测性外，还具有速度高、通信协议简单、宿主机负载轻、软硬件平台适应性强、支持中断信号的传输等特点[61。目前市场上有多种反射内存网产品，如VMIC公司的反射内存，SBS

8、公司的广播内存，Systran公司的共享内存。它们主要归为两类，一类是星形拓扑的广播内存网络，另一类是环形拓扑的反射内存网络。由于VMI