作者：张定东 郑利平 刘晓平
    单位：合肥工业大学计算机与信息学院VCC研究室
          合肥工业大学系统仿真中心 

    摘要:高层体系结构HLA是美国国防部提出的新的分布式仿真框架，目的是为了解决仿真中互操作性和可重用性的问题.本文首先对HLA的发展历程做一简要的回顾，并介绍了HLA的组成及其主要内容;随后详细阐述了当前HLA研究的主要现状，包括在时间管理、数据分发管理、实时性以及vv&A等方面的研究，最后进行了分析.

    1、引言

    计算机仿真技术是伴随着计算机技术发展而出现的，同时由于军事应用需求以及Intemet等相关支撑技术的发展和推动下，上个世纪80年代产生分布式仿真，即在空间上分布的多个仿真系统通过公共通信网络联在一起，以协调完成复杂的仿真任务或具有分布式特性的仿真应用。伴随着网络技术、通信技术、软件技术等快速发展，分布式仿真技术发展迅速。美国国防部(DoD)提出先进分布式仿真技术概念，国防高级研究规划局(DARPA)与陆军率先共同制定了SIMNET计划，其目的用来将分散在各地车辆仿真器用计算机网络连接起来，进行协同作战仿真任务训练。分布式仿真技术经历了快速的发展，分别历经分布式交互仿真(Dis)、聚集级仿真协议(ALSP)、高层体系结构(HLA)。本文主要针对最新的分布式仿真技术一HLA当前研究概况做一归纳与总结，并进行相应的分析。

    2、HLA/RTI技术产生背景及其发展历程

    由于计算机仿真技术飞速发展，仿真系统的规模随之庞大，仿真软件开发周期和成本也随之提升较多，同时由于应用需求的扩大，单个仿真系统往往很难满足需求，大规模复杂仿真系统便产生了。然而，复杂仿真常涉及多领域不同类型仿真系统的联合。人们都希望之前花费大量人力和物力开发的仿真系统能在新的仿真系统上使用，这对仿真技术提出新的要求，即不同仿真系统之间“互操作性”和“可重用性”.同时在军事项目需求推动下，1995年美国国防部发布了建模与仿真主计划(D。DMsMp)为建模与仿真(M&s)确定6个目标，其中第一个即决定在国防部范围内建立一个通用仿真技术框架来保证国防部范围内各种仿真应用间的互操作性。该目标提出的任务框架包含3个子目标，分别为高层体系结构(HLA)、任务空间概念模型(cMMs)和数据标准(Ds)。HLA的核心为互操作性和可重用性，其特点是通过运行时刻支撑环境(RTI)提供通用相对独立的支撑服务环境，将仿真应用同底层的支撑环境分开，即将具体的仿真功能实现、仿真运行管理和底层通信传输三者分离，隐藏各自的实现细节从而使各部分可以相对独立地进行开发，并能充分利用各自领域的先进技术。HLA技术的发展历程l2]，如下:

    (l) 1995年3月，美国国防部建模与仿真办公室(DMSO)提出了HLA标准的初始定义，并着手在定义的基础上建立原型系统。

    (2) 19%年9月，DMSO正式颁布了HLA标准1.0版本，并随后迅速地推出了其后续版本(97年2月推出1.1版，97年8月推出1.2版本，98年3月推出L3版)o

    (3) 1997年12月，HLA被仿真互操作标准化组织5150接受为标准草案(Dr叭)。并于2(XX)年9月21日正式被接纳为IEEEI516系列标准(IEEEI516.1为HLA的规则和接口规范，正EE巧16.2为对象模型模板，IEEE1516.3为联邦开发和执行过程模型)。HLA主要由三部分组成:联邦规则(FederationRules)、接口规范说明(Inted、cespecification)、对象模型模板(OMT，ObjectModelTemPlate)，HLA的组成如图1所示。

    3、1 HLA研究的主要内容

    HLA接口规范中定义了6类管理服务，即:联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理(TM)、数据分发管理(DDM).RTI是HLA接口规范具体软件实现，其中时间管理服务和数据分发管理服务由于其实现的复杂性而成为研究热点问题。国内外对此进行了大量而深入的研究工作。

    3.1.1 时间管理服务的研究

    分布式仿真中的时间问题是核心问题，HLA中事件排序是用仿真时间来表达的，时间管理服务主要用来协调联邦执行过程中各联邦成员以便推进自身仿真时间，并负责管理各类消息发送和接收。由于HLA时间管理服务提供了多种时间管理机制，且每个联邦成员采取何种时间推进机制对其他邦员来说是透明的，并且联邦成员并不需要明确的告诉RTI其内部的时间管理机制.因为HLA/RTI中的时间管理算法都是一种时间协调算法，所以其大多均是来源于并行离散事件仿真(PDES)。欧阳伶俐等对HLA/RTI时间管理进行了研究，介绍了PDES中的两种主要算法一保守算法和乐观算法，并在此算法基础上，对HLA中的保守时间推进和乐观时间推进机制进行了分析，并指出HLA时间管理与PDES之间若干区别等。

    张龙等结合并行离散时间仿真的思想，讨论了RTI时间管理算法，该算法主要是从系统可实现的角度分别研究了时戳下限值LBTS(在HLA1.3中称为LBTS，在IEEE1516标准中被称为最大可用逻辑时间GALT)、死锁检测与解锁、成员时间属性改变以及前瞻量(Lookallead)值改变等相关算法。