[发明专利]一种支持联合作战的多核并行仿真引擎系统

说明书

本发明公开了一种支持联合作战的多核并行仿真引擎系统，解决传统联合作战系统在采用步长推进逻辑时间时，实时性容易受影响的问题。该系统包括调度模型管理模块、线程管理模块、外部接口管理模块和高层体系结构管理模块。该系统首先为仿真实体分配目标节点，使得每个节点上模型的总运算量相当；然后通过调度模型管理模块基于负载均衡的原则产生各节点的调度计划表，为模型分配仿真步长，并在仿真过程中调整调度计划表，对销毁实体和产生的新实体的仿真步长进行调整。本发明可以根据模型的运行周期和系统步长自主划分调度表，允许实体按需求采用不同的物理模型或行为模型进行仿真，支持大规模仿真和高逼真度作战模型的实时调度。

技术领域

本发明属于计算机仿真技术领域，涉及一种支持联合作战的多核并行仿真引擎系统。

背景技术

随着军事变革的深入发展，对于多兵种联合作战仿真系统而言，在辅助决策、指挥训练等多个军事领域发挥着十分重要的作用。信息化战争成为未来战争的主要形态。

传统开发的作战仿真引擎具有其局限性，例如不支持模型的参数化组装、不支持模型的重用、模型仿真速度慢、无法为模型开发人员提供通用接口服务、系统不支持可灵活扩展等。由于当前对多兵种联合作战的仿真规模和逼真度需求的进一步提升，及每次虚拟作战战场的仿真具有其特有的兵力分配方式和作战环境，找到一个具有高效实时的引擎调度算法对整个战场的模拟仿真就显得十分重要，同时也比较困难。

仿真引擎系统的调度问题是一个由定性、定量各种因素组成的决策问题，尤其是应用在多兵种联合作战的情况下。目前的仿真引擎在运用到多兵种联合作战领域还有很多限制，与仿真引擎实时调度相关的研究包括运行支撑环境、应用的性能改进、模型的实时调度3个方面，其中起决定作用的是模型的实时调度。

模型的实时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；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将具有最早截止期的任务赋予最高优先级。最早截止期算法是最常使用的实时调度算法，并且针对不同应用进行了优化。最近有研究将最早截止期算法直接应用到HLA(高层体系结构)环境，但并不针对作战仿真应用，性能也未经过验证。

新一代的联合作战采用组装和复用技术来支持模型的快速开发，例如美军的JSAF和One SAF。它的主要特点是支持多分辨率的模型并进行验证，使用符合军事想定描述语言标准规范的想定，能够同时支持武器研发采办、演习训练和分析三个领域。但是目前国内并没有掌握能够应用于多兵种联合作战的仿真引擎系统，在模拟作战时，本领域工作人员受到很大的技术限制。

发明内容

本发明为了解决仿真引擎在联合作战系统中的应用问题，对传统的作战仿真引擎系统进行了多核分布式与并行改造，提出了一种支持联合作战的多核并行仿真引擎系统，主要适合于兵力模型。本发明仿真引擎系统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，采用一种动态与静态结合的调度算法为该引擎系统的有效运行提供支撑。

本发明提供的支持联合作战的多核并行仿真引擎系统，运行在采用以太网分布式布置的节点上。系统包括调度模型管理模块、线程管理模块、外部接口管理模块和高层体系结构管理模块。调度模型管理模块对模型的仿真过程进行管理和调度，把模型以队列的方式管理起来供线程管理模块调用，在模型仿真结算完成时发送信号给线程管理模块。线程管理模块创建和调度线程，多线程调度从模型队列里取出模型进行仿真结算。外部接口管理模块是调度模型管理模块与外界交互的接口。高层体系结构管理模块提供高层体系结构HLA集成接口，与运行支撑环境进行对外仿真交互，实现与成员节点的协同仿真。

所述的多核并行仿真引擎系统首先为仿真实体分配目标节点，使得每个节点上模型的总运算量相当；然后通过调度模型管理模块产生各节点的调度计划表，为模型分配仿真步长，并在仿真过程中调整调度表，对销毁实体和产生的新实体的仿真步长进行调整。