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《反射內(nèi)存網(wǎng)在分布式飛行仿真中的應用.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、[摘要】分定的時間內(nèi)交換節(jié)傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡技[關(guān)鍵詞]反1．引言分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)(DistributedVirtualReality)是不斷發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的各項特點。目前，它已經(jīng)成功地應用于軍事、航天、醫(yī)療和娛樂等領(lǐng)域，并在教育、工程設計與制造、電子商務等方面顯示了良好的應用前景【”。分布式飛行仿真系統(tǒng)，就是一個分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，它為新機型的預研、實驗、優(yōu)化和評估等提供了一個可視化的驗證平臺。分布式飛行仿真系統(tǒng)由多個節(jié)點組成，在節(jié)點之間會有大量的數(shù)據(jù)傳輸。分布式飛行仿真屬于軍事
2、仿真應用，對實時性要求較高。在分布式飛行仿真系統(tǒng)中，延遲主要由以下幾個因素造成的：1)計算延遲。由于模型中含有大量的迭代計算等，造成計算機計算延遲；2)網(wǎng)絡延遲。數(shù)據(jù)在仿真節(jié)點之間傳輸需要一定的時間，造成了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡延遲。針對上述延遲因素中的計算延遲需要優(yōu)化模型、提高計算機性能等以減少延遲時間。針對這種情況，本文采用反射內(nèi)存網(wǎng)技術(shù)，設計分布式飛行仿真系統(tǒng)的通信協(xié)議，以滿足分布式飛行仿真系統(tǒng)對實時性的要求。2．分布式飛行仿真2．1分布式飛行仿真概述系統(tǒng)仿真技術(shù)，是以控制理論、計算機技術(shù)和相似原理為基礎(chǔ)，以計算機和各種物理效應設備為工具，借助系統(tǒng)
3、模型對真實的或設想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合性的技術(shù)[21。飛行仿真是以飛行器的運動情況為研究對象，面向復雜系統(tǒng)的仿真。飛行仿真根據(jù)仿真模型類型及其實現(xiàn)方式的不同可以分為以下三大類f3】：數(shù)字仿真、含實物仿真和人在【旦l路仿真。本文涉及的仿真技術(shù)屬于人在回路仿真。人在回路中仿真是一種操作人員、飛行員、宇航員在系統(tǒng)回路中進行操縱的仿真實驗。這種仿真實驗要求有相應的形成人感覺環(huán)境的各種物理效應設備。而飛行器飛行動力學等被控對象的動態(tài)特性仍通過建立數(shù)學模型在計算機上進行。人在回路的仿真必須實時進行，對系統(tǒng)運行的可靠性、實時性提出了很高的要求11114
4、]。由于飛行仿真系統(tǒng)中往往含有大量的模型計算，對于單個計算機無法勝任高強度計算和顯示。以前多采用工作站的方式進行仿真計算。隨著個人計算機性能的不斷提高，使得在個人計算機上進行飛行仿真變成了現(xiàn)實。為了充分利用資源，一個飛行仿真系統(tǒng)往往采用多臺計算機進行并行計算，每個計算機完成一個相對獨立的任務，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)各個計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸，這樣就構(gòu)成了分布式飛行仿真系統(tǒng)。2．2分布式飛行仿真系統(tǒng)組成根據(jù)分布式飛行仿真系統(tǒng)的實際需求，將系統(tǒng)的各個任務分配到各臺仿真計算機，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1分布式飛行仿真結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)主要由控制臺、模型計算、發(fā)動機故障診斷
5、、可視化顯示和數(shù)據(jù)庫存儲五個主要部分組成?？刂婆_由一臺計算機負責，用于規(guī)劃控制整個系統(tǒng)的運行：模型計算分配給三臺計算機，分別負責計算飛機模型、推進系統(tǒng)模型和優(yōu)化模型；發(fā)動機故障診斷由單獨的一臺計算機負責完成：可視化顯示部分則由三臺計算機負責完成，分別負責地形大氣飛機顯作者簡介：郭翠珍．女，安徽阜陽人，碩士，講師，研究方向：信息處理、計算機網(wǎng)絡等。一67—示、矢量噴管顯示和駕駛艙儀表顯示。數(shù)據(jù)庫存儲計算機用來存儲仿真過程中的數(shù)據(jù)，各臺計算機之間以光纖相連，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。圈2分布式飛行仿真連接示意圍系統(tǒng)物理連接原理如圖2所示。系統(tǒng)的幾個節(jié)點用多模光纖
6、通過光纖HUB相連接，構(gòu)成星形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。需要顯示的內(nèi)容則通過視頻切換器和兩個大屏幕顯示器相連接。在控制臺上給視頻切換器發(fā)送不同的命令，就會在大屏幕顯示器上顯示不同計算機屏幕的內(nèi)容，達到動態(tài)切換，按需顯示的目的。3．反射內(nèi)存網(wǎng)的應用分布式飛行仿真系統(tǒng)是一個基于網(wǎng)絡平臺的虛擬環(huán)境系統(tǒng)，系統(tǒng)在運行階段會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)傳輸。這些數(shù)據(jù)包括控制臺的控制指令發(fā)放、仿真節(jié)點模型計算數(shù)據(jù)、三維顯示坐標、姿態(tài)指令等。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡技術(shù)，如基于TCP／IP協(xié)議的以太網(wǎng)、FDDl等在實時網(wǎng)應用中普遍存在以下幾個方面的缺點：數(shù)據(jù)傳輸率低；當網(wǎng)絡負載較大時，網(wǎng)絡傳輸延遲明顯
7、加劇，且延遲具有不可預測性；網(wǎng)絡通信需要借助多種網(wǎng)絡協(xié)議完成，軟件開銷大，降低了通信的效率嘲。針對上述缺陷，本文提出了一種基于反射內(nèi)存網(wǎng)的分布式飛行仿真網(wǎng)絡通信解決方案，可以較好地減輕網(wǎng)絡延遲的影響。3．1反射內(nèi)存網(wǎng)的工作原理反射內(nèi)存網(wǎng)(ReflectiveMemoryNetwork)是一種基于高速網(wǎng)絡的共享存儲器技術(shù)的實時網(wǎng)絡，它與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡技術(shù)相比，除了具有嚴格的傳輸確定性和可預測性外，還具有速度高、通信協(xié)議簡單、宿主機負載輕、軟硬件平臺適應性強、支持中斷信號的傳輸?shù)忍攸c[61。目前市場上有多種反射內(nèi)存網(wǎng)產(chǎn)品，如VMIC公司的反射內(nèi)存，SBS
8、公司的廣播內(nèi)存，Systran公司的共享內(nèi)存。它們主要歸為兩類，一類是星形拓撲的廣播內(nèi)存網(wǎng)絡，另一類是環(huán)形拓撲的反射內(nèi)存網(wǎng)絡。由于VMI
