
ISSN1000-0054
CN11-2223
/
N
清华大学学报
(
自然科学版
)
JTsin
g
hua Univ
(
Sci& Tech
),
2012
年 第
52
卷 第
5
期
2012
,
Vol.52
,
No.5
15
/
26
655-662
基于语义互操作的动态协同仿真平台
岳英超
,
肖田元
,
范文慧
,
马
成
,
刘雁兵
,
李
犁
,
陈
新
(
清华大学 自动化系
,
北京
100084
)
收稿 日期
:
2011-10-26
基金 项目
:
国家
“
八六三
”
计划资助项目
(
2009AA110302
);
国家自然科学基金资助项目
(
60874066
)
作者 简介
:
岳英超
(
1984
—),
男
(
汉
),
河北
,
博士研究生
。
通信 作者
:
肖田元
,
教授
,
E-mail
:
xt
y
-dau@mail.tsin
g
hua.edu.cn
摘
要
:
为了使协同仿真平台支持语 义 级别 的互 操 作
,
支持
联邦结构的动态调整
,
增强仿真运行时平台对人员参与 的 开
放性
,
减少仿真迭代次 数
,
该 文 提出 了 一 种 基 于 语 义互 操 作
的动态协同仿真平台
,
重 点 研究 了 其 中 的 索 引 应 用 联 邦 架
构技术
,
支 持 语 义 互 操 作 的 运 行 支 撑 系 统
(
runtimeinfra-
structure
,
RTI
)
和 仿 真 中 间 件 技 术
,
及 通 用 自 适 应 的 仿 真
监控 技 术等 关键 技 术
。
应用 该 协同 仿真 平 台 建 立了 高速 列
车动 车组 检测 列 车的 协 同 仿 真 联 邦
,
2
个 仿 真 案 例 表 明 本
平台 提 高了 协同 仿 真 过 程 的 灵 活 性 与 适 应 性
,
验 证 了 其 有
效性
。
关键词
:
协同仿真平台
;
灵活性
;
语义互操作
;
动态性
中图分类号
:
TP391.9
文献标志码
:
A
文章编号
:
1000-0054
(
2012
)
05-0655-08
D
y
namiccollaborativesimulation
p
latform
basedonsemanticintero
p
erations
YUEYin
g
chao
,
XIAOTian
y
uan
,
FAN Wenhui
,
MAChen
g
,
LIUYanbin
g
,
LILi
,
CHENXin
(
De
p
artmentofAutomation
,
Tsin
g
huaUniversit
y
,
Bei
j
in
g
100084
,
China
)
Abstract
:
A d
y
namiccollaborativesimulation
p
latform based on
semantic intero
p
erations was develo
p
ed to su
pp
ort semantic
intero
p
erationamon
g
federates
,
toim
p
roved
y
namicad
j
ustmentsof
federationstructures
,
p
romoteo
p
ennesstoen
g
ineers
p
artici
p
ation
,
andreducethenumberofiterationsinsimulations.Theke
y
methods
are a federatied index
—
a
pp
lication framework
,
a semantic
intero
p
eration su
pp
ortin
g
runtime infrastructure
(
RTI
)
and
simulation middleware with afocus onthe
g
eneticself-ada
p
tin
g
simulationmonitorandcontrols
y
stem.The
p
latformisa
pp
liedto
collaborativesimulationsofthedetectionofhi
g
hs
p
eedtrains.Two
demonstrationsshow itseffectivenessandflexibilit
y
ford
y
namic
collaborativesimulations.
Ke
y
words
:
collaborativesimulation
p
latform
;
flexibilit
y
;
semantic
intero
p
eration
;
d
y
namics
协同仿真能够集成多学科
、
多领域
、
分布式的仿
真模型
,
使其 协 同 工 作
,
支 持 对 更 加 复 杂 系 统 的 研
究
。
协同仿 真 大 大 拓 展 了 单 一 仿 真 模 型 的 功 能 范
畴
,
得到广泛应用
[
14
]
。
目前
,
在协同仿 真 领 域
,
HLA
(
hi
g
hlevelarchi-
tecture
)
技术
[
5
]
是 通 用 标 准
(
下 文 中 协 同 仿 真 指 基
于
HLA
的 协 同 仿 真
)。
其 中
,
联 邦
(
federation
)
指
能够完成 特 定 仿真任务的协同 仿 真 系统
,
联邦成员
(
federate
)
指 联 邦 中 各 分 布 式 节 点 上 的 仿 真 应 用
。
运行支 撑 系 统
(
runtimeinfrastructure
,
RTI
)
作 为
HLA
的具体实现
,
提供 了 六 大 管理 服 务
,
以运 行 时
固 定 的 联 邦 对 象 模 型
(
federationob
j
ect model
,
FOM
)
为范本实现数据交互与互操作
。
互操作是指两个或多个子系统之间进行数据通
信
、
信息处理 和 相互 作 用 的 能 力
。
Tolk
等
[
67
]
将 其
归纳为处理
4
种语义冲突
:
结构冲突
、
异构冲突
、
描
述冲突和语义冲突
。
学者在不同领域研究和应用了
语义 互 操 作 技 术
[
810
]
。
但 在
HLA
中
,
基 于 固 定
FOM
的数 据 交 互 机 制 提 供 的 是 语 法 层 面 的 互 操
作
,
它能解决 前
3
种 信 息 冲 突
,
但 不 能 实 现 语 义 互
操作
。
此外
,
在传统的协同仿真过程中
,
仿真人员在运
行时对联邦状态进行监视
、
评估
,
在联邦运行后根据
评估结果对联邦结构进行调整
,
然后重复上述过程
,
直到得到符合要求的联邦模型和仿真结果
。
由于在
联邦运 行 时
,
联邦中
FOM
不能动态 调 整
[
11
]
,
因此
,
协同仿真联邦的结 构 无 法改 变
,
不能 实 现 联 邦作 为
一个复杂系统的演 化 过 程
,
且仿 真 人 员 在仿 真 运行
时难以参与其中
,
不能体现人员与信息系统的互动
,
仿真联邦对人员的开放性不足
。
支持 语 义 互操作的动态 协 同 仿 真
,
对协同仿 真
平台提出了如下要求
: