一、用于仿真与模拟离散事件的同步并行环境(论文文献综述)
麦刘阳[1](2021)在《PCIe协议仿真平台的设计与实现》文中指出在网络通信技术高速发展的趋势下,如何突破硬件通信协议的限制,将通信扩展到更广泛的领域中成为了备受瞩目的研究方向。其中CCIX(Cache Coherent Interconnect for Accelerators)规范协议为下一代云计算、人工智能、大数据、数据库和其他数据中心基础设施提供高性能、低延迟的通信互联。CCIX的一致性协议可通过PCIe链路传递,而PCIe作为一种应用于各类通信平台的高带宽、点对点串行互联总线协议,在云计算、数据中心及IT产品线上具有广泛的应用前景。本文提出构建PCIe底层通信协议仿真分析平台,以软件仿真的方式来避免传统硬件方式配置僵化、开发周期长、工作量大的缺点,并在此基础上针对端到端通信的时延性能进行深入分析。基于网络通信中保证数据完整性的CRC与FEC编码技术研究与设计,本文进行了PCIe点到点的网络协议仿真。首先针对协议各层功能进行了软件化重现,以环形队列形式的共享内存进行多进程间通信,在协议各层之间、层与数据总线之间进行高速的数据传递,实现端到端的全双工同步通信;其次,考虑到硬件运行时钟与仿真时钟不一致,本文提出了流量控制与总线传输的仿真时钟推进算法,以更合理准确地分析处理时延数据;最后,在搭建软件仿真分析平台的基础上,提供了友好的人机交互入口,通过网络页面、数据库、后端服务器等技术进行直观的参数输入以及结果输出。在完成PCIe点到点协议仿真设计的基础上,本文进行了PCIe协议多点到多点的仿真。在AI集群的网络场景中,多点到多点间的通信数据规模快速增加,而分布式机器学习(Distributed Machine Learning)作为近年来人工智能研究的前沿技术,在计算量较大、训练数据较多、模型规模庞大等情况下,能够通过数据划分或模型划分等方法进行灵活高效的训练。本文基于分布式机器学习Res Net-50理论分析,采用典型AI集群数据并行调优策略,建立了时延计算模型。基于Full-Mesh与Switch两种拓扑,针对传输速率、带宽、误码率等对AI性能的影响进行了仿真分析与理论验证。
李星辰[2](2020)在《一种低轨卫星网络仿真系统的设计与实现》文中指出在天地一体化信息网络的发展趋势下,低轨卫星网络逐渐成为研究热点。由于真实的卫星网络造价高昂,需要构建仿真系统为网络协议提供评估及验证环境。低轨卫星网络具有拓扑高动态变化、节点规模庞大、流量模型复杂的特点,因此仿真系统需要支持星座动态拓扑模型的定义、卫星节点的分布式部署以及真实卫星网络流量的承载,这给系统的设计带来了挑战。本文针对上述功能需求,结合离散事件模拟技术和虚拟化仿真技术,提出了一种低轨卫星网络仿真系统设计方案。系统采用分层设计,包括控制层、资源管理层、载体层及任务调度层。在控制层,设计了仿真网络抽象模型,并在内部时钟激励下产生链路通断离散事件,反映网络的高动态拓扑变化。在载体层,基于Docker容器和Linux虚拟网络设备设计了仿真网络载体,并设计了载体的分布式部署和半实物扩展方案,基于载体进行离散事件仿真。在资源管理层,基于Shell与SSH进行仿真资源的管理,设计了一种仿真节点与主机的映射算法进行仿真资源的部署。在任务调度层,设计了一种多线程任务调度机制,实现离散事件的高性能调度。本文基于上述方案进行了系统的工程实现,详细描述了系统中类模型的设计与实现。此外,本文基于上述仿真系统,设计并实现了一种集中式路由机制,支持高动态拓扑变化下的路由快速收敛及网络抗毁。本文对上述系统进行了功能验证与性能测试。通过对四个网络场景的仿真,验证了系统具备仿真网络的构建及管理功能,支持高动态拓扑变化与大规模节点的仿真,支持真实业务流量的承载、分布式扩展及半实物扩展。性能测试结果表明,在4核16GB内存主机上单机部署的仿真系统,承载100个卫星节点需要473.35MB,支持40条星间链路的同时通断和1Gbps的网络吞吐量。相比于单线程调度,基于多线程的任务调度机制将CPU利用率提高了 45%,仿真效率平均提高了 60%。
韩笑[3](2020)在《基于模型的高速铁路列车运行控制系统安全测试方法研究》文中研究指明先进的计算机技术、通信技术和控制方法在列车运行控制系统(简称列控系统)中的应用提高了铁路运输的效率和安全性,但新技术的应用也为系统带来了新的安全特征。一方面,列控系统需要在硬件设备正常工作时正确执行其安全功能以保障控制策略的正确实施;另一方面,列控系统需要在硬件发生故障以后及时采取应对措施以防止危险的发生。如何对列控系统进行测试以验证其安全性能,发现系统可能存在的安全缺陷,是保障铁路运输安全的重要研究课题。本文主要针对列控系统的反应式特征、混成特性、输入域不可穷举和分布式特征等技术特点,关注系统在安全相关功能的一致性测试和硬件故障状态下的安全测试,研究其测试案例的生成问题。针对列控系统安全相关功能的一致性测试,现有研究主要采用基于离散模型或者实时模型生成测试案例的方法,其参考模型无法描述列控系统的混成特性,因而无法验证列控系统和列车组成的闭环系统是否满足安全性,同时缺乏对参考模型充分性的分析论证,此外还缺乏为提高测试效率而针对关键控制逻辑进行测试的测试套件优化方法研究。针对这些问题,本文提出了基于HCSP(Hybrid CSP)的列控系统安全测试案例生成方法,用能描述混成行为的HCSP模型作为参考模型,生成安全功能一致性测试案例。针对硬件故障状态下的安全测试,现有研究主要采用对集成了故障行为信息和正常行为信息的模型进行模型检查以生成测试案例的方法,所使用的模型主要为离散模型,不能描述列控系统和列车组成的闭环系统的混成行为,其次在模型集成中忽略了不同信息之间的兼容性问题。针对这些问题,本文提出了列控系统硬件故障状态下基于HCSP的安全测试案例生成方法,通过模型集成构建HCSP故障影响模型,并以此生成可以激发列控系统危险行为的危险诱导输入序列。论文的主要创新点如下:1.提出了基于HCSP的列控系统安全测试参考模型构建与验证方法。将STAMP理论与AG推理(Assume-Guarantee Reasoning)相结合,借助安全控制结构分析组件的耦合关系,解决了AG推理中组件划分的难点;通过组合验证的方式实现了列控系统HCSP模型的验证以说明其合理性,简化了对HCSP模型的定理证明过程;通过场景分析以构建参考模型,确保了模型的充分性。2.提出基于HCSP参考模型的列控系统安全功能一致性测试案例生成方法。通过定义HCSP的子集RHCSP及其STS语义,填补了以HCSP作为参考模型时利用基于I/O等价类划分的测试方法生成测试案例的空白;在此基础上提出基于安全性质静态分析的完备安全测试套件生成方法,通过消除无用和冗余的测试案例,在实验中最多减少了约95%的测试案例而没有明显降低测试质量,说明方法能显着提高安全功能一致性测试的测试效率。3.提出基于时间自动机的输入约束条件描述和求解方法。利用时间自动机来描述输入约束条件以及输入序列集合,并通过模型检查找到输入序列集合中满足输入约束条件的输入序列,弥补了基于I/O等价类划分的测试方法中无法考虑复杂输入约束条件的缺陷。4.提出列控系统硬件故障状态下基于HCSP的安全测试案例生成方法。利用对故障影响模型进行模型检查的思路来生成危险诱导输入序列,在故障影响模型的自动生成中通过引入本体论消除了不同信息的兼容性问题,定义HCSP向时间自动机的转换函数以实现对HCSP的模型检查。在实验中,该方法测出了基于结构覆盖的测试方法没有发现的安全缺陷,证明了方法对列控系统硬件故障状态下的安全测试有效。
周鹏[4](2019)在《可信信息物理融合系统的架构设计及自管理优化策略研究》文中研究指明信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)是一种具有松散物理结构和严谨逻辑组织的有机智能系统;其涉及如计算、网络、控制、物理处理和应用领域知识等多学科交叉技术;应用通常对安全性、可信性及合时性有严格的要求。而CPS时刻产生如此大量复杂的数据,以致于管理员无法及时有效地理解数据并给出正确的指令。因此需要构建一种自管理CPS(Self-management CPS,SCPS),使之在不同情况下都能自主地、灵活地与物理世界进行正确地交互,并能自动的从各种异常中恢复且不影响正常业务实施。随着SCPS规模的不断扩大,系统的复杂性、时延等问题日益失控;自管理决策的不确定性和决策执行的可信性等问题也日渐严峻。迫切需要探索系统性SCPS设计方案和维护方案,以各项模型和技术的有机集成,构建可信SCPS。物理世界高度并行且灵活,同时充满随机性。为匹配并行度,SCPS通常包含大量的(异构)传感器和执行器。为灵活应对动态场景,SCPS需要以不同方式自主按需地组织并协调这些嵌入式子系统。针对这些特点,本文提出可组合的actor元模型建模SCPS服务;使用(随机)活动网络(stochastic activity network)构建服务的交互模型,并提出合约-建议-决策规范。为控制复杂性,本文基于代数运算建模运行时重组的组合模式,研究actor元模型的可组合性约束、属性和需求的可满足性规则;并进一步提出了自愈actor模型改善失效模式下子系统的可组合性。在actor元模型的基础上,本文采用架构分析和设计语言(AADL)探索基于模型驱动工程(Model Driven Engendering,MDE)的SCPS设计方法,并构建相应的actor模型库,硬件模型和错误模型,以及SCPS综合集成模型。采用形式化模型转换方法将元模型转化为现有的FTA、CTMC、自动机等分析模型,利用现有的分析工具对设计开展硬件-软件协同分析、研究故障行为和正常行为的相互影响。同时针对SCPS自管理需要架构和策略动态协同的特点,本文提出了架构-策略协同分析思想,以及带一阶检查点的分层决策-去中心化实施方案。最后分析了4种不同去中心化层程度方案的灵活性,仿真结果显示了分层决策-去中心化决策方案在可靠性和稳定性等指标的改进。为应对自管理决策中的时延和不确定性挑战,本文提出了一种基于合约规范(Contract)的自适应方案协调式子系统间的分布式协作。通过将合约规范中的活动拓扑抽象有向图,将SCPS拓扑抽象为边点带权顶点着色图,本文将合约规范优化过程按反馈循环分为3个阶段,提出合约的多目标渐进优化方案。在合约制定阶段采用改进Dijkstra算法检验合约的可实施性;在建议细化阶段,采用改进NSGA-II算法优化actor的组织;在决策执行阶段,采用组合模式和决策规范指导actor协作,并赋予actor局部随机应变的能力。在此基础上采用等待时间对齐方法协调不同分支的执行时间,降低决策方案的可靠性期望值的波动,提升决策执行方案的稳定性,进而提高SCPS行为的可预测性和可控性。仿真结果揭示了改善行为稳定性和合约优化的主要因素,并显示了渐进优化方案的有效性。进一步本文提出了可组合自适应框架和自相似actor,并证明解耦(架构)控制逻辑能降低系统的全局复杂性,进而提升系统可靠性。同时针对全局绝对参考时间方案无法满足大规模地理分布的SCPS需求的问题,本文提出了一种基于相对参考时间的分布式事件的时序保障方案。针对actor模型故障传播假设的不足,设计了基于轻量级容器隔离方案,为actor提供理想的运行时环境;并在容器上集成基于FDIR的自修复方案以限制故障传播和改善actor自愈能力。最后在实际嵌入式系统上分析验证了容器的FDIR效率和消息管理的效率,以及合约渐进优化和决策执行的可靠性、稳定性。实际测试结果显示本设计方案、系统优化、自管理功能等措施的有效性,以及本方案的可靠性综合保障能力。论文结尾总结了复杂性和不确定性对SCPS设计和维护带来的挑战,并给出驯服复杂性的两个原则,以及用于克服设计和决策中的不确定性的系统性建议。最后针对现有设计中的不足和结合设计中的启发,利用MDE和model@run.time两者的模型和设计原理的相似性,提出自进化CPS(self-evolution CPS)的概念设计。
李祯[5](2019)在《高效能仿真云平台关键技术研究》文中研究说明随着仿真应用领域的不断拓展,仿真对象规模日益扩大、结构日益复杂,以提升平台按需协同与可定制的建模仿真能力为目标,构建高效能建模仿真平台的需求日益凸显。云仿真技术作为一种新兴的网络化建模仿真手段,极大地改变了建模仿真应用模式,为构建高效能建模仿真平台提供了方法与架构支撑。然而当前云仿真理论和技术研究尚不完善,难以应对多领域多用户按需协同与可定制的建模仿真需求。从效能优化角度看,也未能充分发挥云计算平台的资源整合与按需供给的特点和优势,难以为用户提供更加敏捷高效的建模仿真服务。针对上述问题,论文以高效能仿真云平台建设为目标,提出了用户中心式云仿真服务架构及其应用模式,解决了多领域多用户按需协同与可定制的建模仿真需求。同时从建模开发、仿真运行以及作业调度三个方面,提出了仿真云平台效能优化框架和方法。论文的主要工作和贡献总结如下:1.提出了高效能用户中心式的云仿真服务架构及应用模式,设计了用户中心式仿真云平台架构。用户中心式云仿真服务架构以提升仿真云平台效能为目标,以面向服务架构为基础,根据用户需求的语义特征,通过一个虚拟协同建模环境,将领域相关的仿真资源、技术人员和用户等动态关联在一起,提供资源按需发现、组合、协同建模和仿真等能力。仿真云平台架构则分别从用户管理层、领域仿真服务层、仿真部署和调度管理层以及基础架构层等四个方面,设计了实现高效能用户中心式云仿真服务架构所需的关键模块。2.提出了仿真云效能度量框架。以高性能计算领域中效能概念为基础,提出并阐述了仿真云平台效能的概念与内涵,设计了仿真云平台效能量化模型。该模型定量化地描述了影响仿真云平台效能的关键因素,为设计高效能云仿真服务架构和效能优化方法提供了理论依据。3.提出了基于云平台的面向特征领域建模仿真框架Clou Fo DSim。Clou Fo DSim的核心是构建了面向特征的领域资产追踪、管理和组合集成方法,一方面实现了仿真云平台下领域仿真资产的虚拟化管理,提供了资源的按需发现和动态聚合的能力;另一方面,基于特征的模型管理和集成框架,解决了传统组合式仿真中需求与已有资源难以匹配的问题。因而,Clou Fo DSim从建模开发效能优化角度,实现了面向多领域多用户按需协同与可定制的建模仿真能力。4.提出了面向带宽保障的并行仿真作业管理和调度框架及相应的优化算法。该框架从作业调度效能优化角度,采用基于虚拟集群的方式部署并行仿真作业,以保障虚拟机间的带宽性能,解决仿真云中面临的网络带宽竞争以及网络性能不确性等问题。针对虚拟集群的分配问题,提出了自适应带宽感知的虚拟集群部署算法Ada Ba。进而,在Ada Ba算法基础上,提出了面向带宽保障的并行仿真作业调度算法Bg MBF以及其改进算法Bg MBFSDF。在保证带宽需求前提下,获得了最优的虚拟资源分配和作业调度性能。5.提出了通信感知的自适应仿真运行优化框架及相应的优化算法。该框架从仿真运行效能优化角度,分别从虚拟机间网络通信消耗及模型在分布式虚拟节点上的分割部署策略两个方面,提出了高效的自适应优化算法。针对自适应模型分割部署问题,论文以大规模人工社会仿真运行优化为例,提出了基于统计迁移图分割的负载分割方法,在负载均衡约束下,减小了模型在分布式虚拟机节点间的通信量。针对虚拟机间网络通信消耗问题,论文提出了通信感知的虚拟机自适应迁移调度算法,在考虑迁移代价情况下,减小了数据中心内虚拟机间的通信消耗。本文从理论框架和关键技术两个方面,对高效能仿真云平台进行了研究。在理论框架上,面向仿真云效能优化需求,提出了用户中心式云仿真服务架构及其应用模式,并从建模开发、作业调度以及仿真运行三个方面,提出了基于仿真云的效能优化框架。在关键技术方面,面向建模开发效能优化需求,提出了基于Clou Fo DSim的云端高效能仿真应用构建方法;面向作业调度效能优化需求,提出了面向带宽保障的并行仿真作业调度优化方法;面向仿真运行优化需求,提出了通信感知的自适应仿真运行优化方法。论文研究成果对云仿真理论研究和仿真云平台建设具有借鉴和指导意义。
孟冬[6](2019)在《军事分析仿真时空信息通信优化技术研究》文中认为运动实体广泛存在于攻防体系对抗实验等军事分析仿真应用中,其连续运动行为导致时空状态更新占据了应用大部分的通信内容,成为影响和制约运行效率的关键因素。传统的通信优化技术主要面向于提高数据传输速度或过滤冗余通信链路,并不能有效解决大规模时空数据传输引起的通信瓶颈问题。因此,开展以减少时空状态信息通信量为目标的相关技术研究,对于提高通信性能,有效利用现有的计算和通信资源,满足军事分析仿真日益增长的性能需求,推动仿真理论和技术的进一步发展具有重要的实用价值和理论意义。针对军事分析仿真中时空信息的通信瓶颈问题,论文围绕“计算换通信”优化思路展开研究,利用仿真中时空信息蕴含的数据规律和行为知识构建与运动实体行为相对应的代理模型,并通过“发送方构建、接收方计算”的方式降低时空信息的通信量,从而提高分析仿真的运行性能。具体工作和创新点如下:(1)提出基于轨迹数据流建模的在线时空数据管理方法。时空数据是分析和理解实体运动行为、构建代理模型的基础。由于时空数据的动态差异性、流数据更新特性、以及频繁I/O操作需求,采用传统的文件保存、数据库支持等方法收集相关数据会严重影响仿真运行性能,难以有效适应在运行过程中持续收集时空信息的需求。针对上述问题,论文提出了一个基于轨迹数据流建模的在线时空数据管理方法,该方法通过先分割、后建模的方式,将传统的随仿真周期持续执行的时空数据收集操作,转换成由运动行为特征变化触发的间断性建模过程,从而降低了时空数据管理开销。实验结果表明所提方法相比采用传统方法可以减少磁盘I/O次数,压缩需要保存的时空数据规模,进而缩短仿真副本运行时间。(2)提出基于动态本地计算机制的时空信息通信优化方法。时空数据描述了运动实体的连续运动状态,其通信交互所表现出的“链路多”、“频率高”、“内容简短”、“持续通信”特点导致传统通信优化技术难以有效缓解军事分析仿真中时空信息的通信瓶颈问题。论文提出一种基于全时域运动模型的动态本地计算机制,将通信优化转换为代理模型构造,发送方利用运动行为在分析仿真多样本多次运行的实验过程中所表现出的相似性,基于在线收集和保存的历史时空数据,以轨迹为单位在线构建可代理实体功能的全时域运动模型,接收方只需在本地运行该运动模型即可获取发送方的时空状态信息。实验结果表明所提方法利用分析仿真多样本多次运行的系统特点,有效避免真实时空数据传输,减少时空信息实际通信量,在当前实验设定下,对仿真性能的提升最高可达到42.64%。(3)提出基于自适应运动预测机制的个体时空信息通信优化方法。当收集的历史时空数据由于仿真运行次数少或实体运动行为变化自主性高而无法提供有效的建模依据时,依靠轨迹相似性构造代理模型无法保证基于“计算换通信”的通信优化效果,而传统的运动建模方法也由于时空数据稀疏和运动模式稀疏问题,难以适用于单次仿真运行下对高自主性运动实体行为变化的描述和预测。论文提出一种基于动态混合式运动预测模型的自适应运动预测机制,利用在线提取的个体行为特征信息提高代理模型的运动预测能力,并通过主动切换内部预测器来动态适应个体行为变化,实验结果表明所提方法针对高自主性运动实体,可以有效预测运动行为,降低高自主性运动行为的时空信息通信频率,仿真系统的带宽需求在当前实验设定下降低了23.9%~25.1%。在上述研究成果的基础上,论文以海上防空分析仿真应用为实例,首先对其通信特点进行分析,验证了论文的相关理论及思想,接着基于该军事应用对所提优化技术和传统通信优化方法进行综合测试,实验结果表明所提优化技术具有优化能力可迁移、优化效果可进化、优化方法可兼容的优势,对仿真运行性能的提升在当前实验设定下最高可达到45.53%。
姚锋[7](2019)在《大规模复杂系统云仿真支撑技术研究》文中提出大规模复杂系统仿真(Large-scale Complex System Simulation,LCSS)具有实体规模大、模型复杂、平台工具需求多样等特点,对仿真平台计算性能和易用性提出了较高要求。然而,当前云平台多是提供孤立的平台工具供用户使用,未考虑仿真模型易组合需求以及仿真实体间交互复杂的特点,导致用户使用困难、运行效率低。因此,开展大规模复杂系统云仿真支撑技术研究、实现高效的一体化云仿真服务,对满足LCSS的高效易使用需求具有十分重要的理论意义和实用价值。论文针对当前大规模复杂系统云仿真的需求和相关研究存在的问题,围绕一体化服务化仿真平台工具集成、异构仿真资源描述、仿真资源调度优化和仿真容错等关键技术进行了深入的研究,主要工作及创新点如下:(1)提出了一种面向应用的一体化服务化仿真平台工具集成框架。构建一体化云仿真服务需要实现服务化仿真平台工具的集成以及仿真模型的灵活组合,然而当前云仿真平台多是提供孤立的仿真平台工具,不易使用,且在实现仿真模型组合时需要对仿真模型进行改造,难以支持利用已有仿真模型灵活组装不同仿真应用,因而无法提供一体化云仿真服务。对此,提出了一种面向应用的一体化服务化仿真平台工具集成框架,该框架以应用为中心,把平台工具隐藏在服务中,同时利用由初始化事件、DR事件和功能事件E组成的IDE仿真对象结构对仿真模型进行封装,以支持其灵活组合,并借助XML技术实现各服务化仿真平台工具间仿真应用信息的传递,从而提供一体化云仿真服务。实验表明,该框架可为实现简单易用的一体化云仿真服务提供支撑。(2)提出了面向资源检索的异构仿真资源语义描述方法。当前资源描述未能结合动态行为和历史互连记录实现语义描述,检索性能不高。对此,提出了一种面向资源检索的异构仿真资源语义描述方法,采用本体技术,从基本信息、依赖环境、应用上下文和动态信息四个方面对不同类型仿真资源进行语义描述,并结合逻辑匹配、相似度匹配方法实现仿真资源的单独检索和联合检索。实验表明,该方法可有效提高仿真资源的检索性能。(3)提出了一种基于历史信息的仿真资源调度启发式优化算法。不同虚拟机组合方案对仿真运行性能影响较大,然而现有云资源调度方法适合子任务运行时间相互独立并可事先确定的任务,但仿真应用中各仿真实体频繁同步,其运行时间相互影响,难事先确定,导致当前资源调度方法性能不佳。对此,提出了一种基于历史信息的仿真资源调度启发式优化算法PEMOA,该方法首先利用仿真运行历史事件信息建立仿真性能评估模型PEM,以评估不同虚拟机组合上的仿真运行时间,然后以PEM模型结果为依据,结合遗传算法,搜索仿真运行时间最短的虚拟机组合方案。典型测试用例表明,PEMOA可缩短多达31.8%的仿真运行时间。(4)提出了一种基于局部协同的在线仿真容错方法。云环境中常通过复制备份或检查点方法来实现仿真容错,但前者需周期性维护副本状态的同步,开销较大;后者需回滚无故障仿真实体,仿真恢复效率不高。对此,提出了一种基于局部协同的在线仿真容错方法,该方法在传统仿真运行框架上增加仿真恢复执行模块,并结合事件缓存、消息识别以及重发/过滤机制,使得仅需恢复出现故障的仿真实体便可实现仿真正确恢复,从而支持云环境中仿真高效容错。实验结果表明,该方法能提供正确的仿真结果,并可有效提高仿真容错执行效率,扩展性好。基于上述研究成果,论文结合课题组研发的并行离散事件仿真引擎,实现了一个面向大规模复杂应用系统一体化云仿真平台SIMCloud,采用民意仿真实验测试表明,SIMCloud使用简单且运行效率高。
张翔[8](2018)在《联合仿真试验引擎事件调度服务研究与实现》文中研究指明现代战争联合作战趋势的不断深入发展,单武器系统的测试和仿真结果无法全面地表达在现实中多武器系统协同条件下的作战效能。论文在多层次、多粒度、跨域防空导弹多武器系统联合仿真支撑环境的课题背景下,研究和设计了具有一定通用性的联合仿真试验引擎体系结构框架,并分别对仿真引擎的事件调度服务、时间同步管理和基于DDS的数据通信的实现方案进行研究。为解决联合仿真试验环境中离散事件仿真系统和半实物或实装实时仿真系统之间的事件调度问题,研究联合仿真试验引擎的事件调度算法,并设计和实现了支持事件实时调度的实时离散事件仿真引擎。论文重点围绕仿真引擎中的事件实时调度服务功能,提出了基于帧的实时离散事件同步算法,在联合建模与仿真环境(JMASE)离散事件仿真引擎的基础上增加实时事件调度服务功能模块,使仿真引擎能够以超实时或者实时这两种模式运行。为提升仿真效率和性能,在仿真引擎中实现了基于POSIX的事件多线程调度服务,并在事件优先级队列的基础上研究实现负载均衡算法,提高CPU使用率以及仿真执行效率,缩短总的仿真执行时间。最后通过实验对仿真引擎事件调度的功能检验:在超实时离散事件调度实验中,事件优先级调度能很好地根据优先级处理事件,多线程调度能够明显提高仿真的运行效率,负载均衡算法能够减少仿真时长,提高CPU的利用率;在实时离散事件调度实验中,仿真引擎在实时事件调度模式下正确执行事件的调度,帧溢出值满足实时调度的要求。论文研究成果为异构仿真系统加入联合仿真试验支撑环境的理论基础具有一定推动作用,在联合仿真试验引擎事件调度服务以及武器装备系统的联合仿真试验提供一定的参考和借鉴意义。
郝创博[9](2018)在《面向中大规模分布式测试的无线传感网络关键技术研究》文中认为我国特种车辆、飞机、舰船等装备近年来迅猛发展,这些装备在研发、验收、定型、使用各阶段都需要进行大量中大规模分布式试验测试。而随着测试项目的日益复杂,被测参数的种类和数量成倍增加,测试网络要求能够高效地获取不同工况和载荷下的试验数据。传统测试手段由于其布线困难、灵活性差等问题,难以满足中大规模分布式测试的需求。无线传感器网络因其布设灵活性高、扩展性强等优秀特性,适合于中大规模分布式测试。然而,该无线测试网络往往对网络时间同步和数据传输方面提出了更高的性能要求,当前无线传感器网络在中大规模分布式测试网络应用中,还存在时间同步模型和算法限制网络规模和健壮性、网络处理大数据量能力欠缺等性能局限性。因此,本文面向中大规模分布式测试的无线传感网络时间同步与数据传输相关关键技术,从无线传感测试网络萤火虫多尺度时间同步模型、算法及验证技术、数据压缩编码技术、大数据量硬件加速处理与高效传输技术以及丢失数据修复技术等方面,开展了相关的理论分析和应用研究,具体的研究工作概况如下:针对传统主从时间同步模型对拓扑结构的依赖性导致的网络规模小和健壮性弱,传统萤火虫同步模型可实施性差等问题,提出了多尺度萤火虫同步的数学模型。在继承传统萤火虫同步模型对网络拓扑无依赖性优点的基础上,将传统萤火虫同步模型中节点积分和耦合模型相位离散化为适合硬件平台实现的单尺度积分和耦合模型,将这两个单尺度相位模型转换为多尺度相位模型。同时,分析了可能影响同步性能的网络环境模型、网络通信模型、网络节点模型。最后,利用仿真对比试验验证了该模型较传统萤火虫同步模型具有更好的同步速度、精度和工程实用性。针对传统主从时间同步算法扩展能力和健壮性差,传统分布式RFA同步算法收敛速度较慢、稳定性差且容易造成信道拥堵等问题,结合所提多尺度萤火虫同步数学模型,提出了一种适用于中大规模无线网络的多尺度萤火虫时间同步算法,通过设计离散相位自增长、同步报文随机发送、时延与频偏补偿、同步报文处理与缓存更新、多尺度RFA相位调整五个同步任务进程,实现了快速、稳定的分布式萤火虫时间同步。该算法适用于中大规模无线网络时间同步,弥补了传统RFA同步算法在同步收敛速度和精度上的不足,降低了网络信道拥堵。完成了无线传感器网络时间同步硬件验证平台搭建,利用实验室环境下的硬件验证平台实现了所提萤火虫同步数学模型及算法,证明了所提模型和算法在中大规模无线网络中的有效性。针对无线传感测试网络传输数据的冗余性问题,提出了一种数据传输逐级压缩感知编解码算法。该压缩算法将原始信号按照相同或不同字典的稀疏性进行信号逐级分解,并利用伯努利观察矩阵对分解后的信号进行压缩编码,在压缩过程中生成字典掩模。压缩后的信号和掩模回传至终端。终端根据编码信息、稀疏字典、字典掩模对数据进行逐级恢复。该数据压缩方法较传统的编码压缩技术具有更强的鲁棒性,对丢包不敏感;较原压缩感知算法,节省无线网络的传输带宽,提高数据信息获取的实时性,且使编码后的数据包具有优先级属性,便于网络管理。针对无线传感测试网络传统传输策略和协议栈在处理突发大数据量传输任务时乏力的问题,从工程实用角度出发,提出了一种多信道流水线式传输策略,并通过对节点内部数据流的硬件加速处理设计,实现了对高速数据流的并行处理、缓存备份与发送,利用网络控制流和网络数据流的异构性,分别设计了处理控制流和数据流的双协议栈,同时保证了网络控制流的稳定可靠和数据流的高效传输。针对无线传感测试网络传输过程中造成的数据丢失问题,提出了一种基于深度卷积神经网络的传输丢包修复算法,通过搭建encoder-decoder架构的深度学习神经网络对一维丢包数据进行修复,作为数据传输的后处理操作,降低丢包对数据完整性的影响。该算法可在无信号先验知识的情况下对一维信号进行数据修复处理。通过准备数据集、引入损失函数窗函数和正则惩罚项、定义双迭代停止条件等措施,增强了算法的稳定性和收敛性,提高了算法的泛化能力。对比试验证明,该算法较传统的插值和压缩感知算法,具有更加优秀的数据恢复性能。本文详细分析和研究了面向中大规模分布式测试的无线传感网络中时间同步与数据传输关键技术,从理论和工程实用性的角度,提出了多尺度萤火虫同步的模型和算法,并搭建了相应的硬件验证平台,开发了突发大数据量传输技术中数据前处理、数据传输和数据后处理的相应策略及算法。通过本文的研究,对提高中大规模无线传感器测试网络性能具有重要的理论意义和应用价值。
费佳伟[10](2017)在《并行仿真逻辑进程中事件并行技术研究与实现》文中认为多核处理器成为高性能计算机的主流配置,如何充分发挥多核计算资源的效能是计算机仿真技术的研究热点。然而当前的并行仿真主要是基于逻辑进程的粗粒度并行,单逻辑进程内及单实体内多事件的并行并未被挖掘,难以充分利用多核平台的计算资源。因此,开展针对单逻辑进程及单实体内部多事件并行技术研究,对于提高仿真系统的性能,充分利用多核计算资源等具有重要的理论意义和实用价值。论文针对当前并行离散事件仿真技术未充分挖掘细粒度事件并行性的问题,在深入分析研究相关技术的基础上,围绕单逻辑进程及单实体内多事件并行、实体事件组织以及时间同步等问题展开研究,主要工作及创新如下:(1)为减少系统资源需求及同步开销,并行仿真单逻辑进程内往往包含多个实体,而这些实体间事件存在并行性,然而当前PDES一个逻辑进程中多个实体事件大都保存在一个FIFO事件队列中,该队列中的所有事件按时戳顺序串行执行,使得实体间事件的并行性没有得到充分挖掘。为此,提出了一种基于实体事件队列的逻辑进程内多实体事件并行处理方法ELPP(Entities of Logical Process processed in Parallel),ELPP以实体为单位重新组织逻辑进程中的事件,并采用多线程技术实现多实体队列事件的并行处理。实验结果表明,与传统的PDES系统相比,ELPP方法可有效提高系统的并行性能,在实体数大于等于2、仿真事件和处理器核数足够多的情况下,加速比可达到2.0以上。(2)单实体中事件在传统PDES技术中一直被串行执行,然而在实际应用中,单实体事件也存在并行性。对此,提出了一种基于可并行标志的单实体事件并行方法EEP(Events of Entities processed in Parallel),该方法依据应用开发人员设置的事件可并行标志将单实体可并行事件进行提取,然后使用基于贪心算法的负载均衡方法进行事件重组,使用多线程对重组后的多事件队列进行并行执行。实验结果表明该方法在可并行执行事件占比为25%时,可获得14%左右的性能提升。(3)实体与事件的组织方式决定了实体及事件管理的开销。为降低这类开销,提出了一种基于嵌套堆结构的实体与事件管理方法。该方法采用堆结构来管理实体和事件,并通过将事件堆嵌套至实体堆中,从而降低了实体和事件管理的时间复杂度,提高了查找实体中最小时戳事件的效率,减少了GVT(Global Virtual Time)同步开销。论文通过将以上优化算法加入到本课题组开发的SUPE引擎中,从而设计实现了一个支持单逻辑进程及单实体内多事件并行的仿真引擎SUPE-MT。通过基于SIR模型的计算机病毒传播仿真应用测试结果表明:论文提出的上述优化方法在6核CPU配置下,当仿真规模达到100以上时,可以获得相比于原始SUPE引擎接近2X的加速。
二、用于仿真与模拟离散事件的同步并行环境(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用于仿真与模拟离散事件的同步并行环境(论文提纲范文)
(1)PCIe协议仿真平台的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 国内外研究历史与现状 |
1.2.1 网络仿真软件概述 |
1.2.2 网络仿真软件特点 |
1.2.3 现有网络仿真软件的不足 |
1.3 本文的主要贡献与创新 |
1.4 本论文的结构安排 |
第二章 PCIe协议概述 |
2.1 PCIe协议功能结构 |
2.2 事务层功能概述 |
2.2.1 事务层主要功能 |
2.2.2 数据包定义 |
2.2.3 排队与流量控制 |
2.2.4 数据完整性 |
2.3 数据链路层功能概述 |
2.3.1 数据链路层主要功能 |
2.3.2 数据链路层数据包 |
2.3.3 数据完整性 |
2.4 物理层功能概述 |
2.4.1 物理层主要功能 |
2.4.2 编解码与扰码 |
2.5 本章小结 |
第三章 PCIe协议编码技术研究 |
3.1 CRC理论分析与功能设计 |
3.1.1 主流CRC校验码 |
3.1.2 CRC漏检率分析 |
3.1.3 CRC功能设计与实现 |
3.2 FEC理论分析与功能设计 |
3.2.1 循环码的定义与基本性质 |
3.2.2 BCH码 |
3.2.3 FEC功能设计与实现 |
3.3 本章小结 |
第四章 PCIe点到点的协议仿真 |
4.1 高速传输模型 |
4.1.1 CPU内存高速读写能力的理论分析 |
4.1.2 多进程交互 |
4.1.3 基于环形队列的“生产者-消费者”进程间高速数据交换 |
4.1.4 令牌桶的速率控制 |
4.2 仿真时钟推进算法 |
4.2.1 流量控制时延计算 |
4.2.2 总线发送时延计算 |
4.3 仿真结果与分析 |
4.3.1 PCIe软件仿真平台设计 |
4.3.2 仿真参数设置与评估参数设定 |
4.3.3 仿真结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 PCIe协议多点到多点的仿真 |
5.1 分布式机器学习概述 |
5.1.1 分布式机器学习基本并行策略 |
5.1.2 单机优化算法 |
5.1.3 通信机制 |
5.1.4 模型聚合 |
5.2 基于ResNet-50 的理论推导 |
5.2.1 ResNet-50 |
5.2.2 基于ResNet-50 的仿真设计 |
5.3 仿真设计与结果分析 |
5.3.1 通信内容 |
5.3.2 通信拓扑 |
5.3.3 仿真结果与分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(2)一种低轨卫星网络仿真系统的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文主要工作 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 低轨卫星网络相关技术介绍 |
2.1 低轨卫星网络 |
2.1.1 低轨卫星星座系统 |
2.1.2 低轨卫星组网技术 |
2.1.3 低轨卫星路由技术 |
2.1.4 低轨卫星网络仿真 |
2.2 虚拟化仿真技术 |
2.2.1 平台虚拟化技术 |
2.2.2 网络虚拟化技术 |
2.3 本章小结 |
第三章 低轨卫星网络仿真系统方案设计 |
3.1 系统设计的需求和挑战 |
3.1.1 高动态拓扑变化的仿真 |
3.1.2 大规模用户节点的仿真 |
3.1.3 真实业务流量的承载 |
3.1.4 仿真资源的部署与管理 |
3.1.5 离散事件的高性能调度 |
3.2 系统整体设计 |
3.2.1 系统逻辑结构 |
3.2.2 系统数据模型 |
3.2.3 系统仿真流程 |
3.2.4 系统分层部署 |
3.3 控制层设计 |
3.3.1 星座运动模型 |
3.3.2 网络拓扑模型 |
3.3.3 网络编址模型 |
3.4 载体层设计 |
3.4.1 仿真节点载体 |
3.4.2 仿真链路载体 |
3.4.3 载体的分布式扩展 |
3.4.4 载体的半实物扩展 |
3.4.5 载体的离散事件仿真 |
3.5 资源管理层设计 |
3.5.1 载体资源的管理 |
3.5.2 载体管理的分布式扩展 |
3.5.3 主机设备的管理 |
3.5.4 仿真网络载体的部署 |
3.6 任务调度层设计 |
3.6.1 离散事件调度实例 |
3.6.2 调度实现方式 |
3.6.3 任务树机制 |
3.7 本章小结 |
第四章 低轨卫星网络仿真系统方案实现 |
4.1 子系统划分 |
4.2 仿真网络子系统 |
4.2.1 仿真时间相关类的设计与实现 |
4.2.2 低轨卫星星座类的设计与实现 |
4.2.3 仿真节点相关类的设计与实现 |
4.2.4 仿真链路相关类的设计与实现 |
4.2.5 仿真网络类的设计与实现 |
4.3 切片管理子系统 |
4.3.1 本地Shell调用接口 |
4.3.2 宿主机类的设计与实现 |
4.3.3 切片类的设计与实现 |
4.4 任务调度子系统 |
4.4.1 C++11对并行计算的支持 |
4.4.2 任务节点类的设计与实现 |
4.5 用户交互子系统 |
4.5.1 系统管理接口 |
4.5.2 用户指令集 |
4.6 一种集中式路由实现案例 |
4.6.1 仿真网络拓扑的获取 |
4.6.2 动静结合的集中式路由实现 |
4.7 本章小结 |
第五章 系统功能验证与性能评估 |
5.1 仿真系统功能验证 |
5.1.1 测试环境与场景 |
5.1.2 仿真网络管理场景 |
5.1.3 仿真网络多机部署场景 |
5.1.4 仿真网络动态仿真场景 |
5.1.5 用户节点半实物仿真场景 |
5.2 仿真系统性能评估 |
5.2.1 测试环境与评估方法 |
5.2.2 系统内存占用 |
5.2.3 系统CPU占用 |
5.2.4 系统仿真耗时 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文主要工作与总结 |
6.2 下一步工作与展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论目录 |
(3)基于模型的高速铁路列车运行控制系统安全测试方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
术语表 |
1 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 CTCS-3级列车运行控制系统的特征 |
1.2.1 安全特征 |
1.2.2 技术特征 |
1.3 列控系统安全测试案例生成方法研究现状 |
1.3.1 列控系统测试案例生成方法概述 |
1.3.2 列控系统安全测试案例生成方法 |
1.3.3 列控系统形式化建模与验证方法 |
1.3.4 列控系统安全测试案例生成遇到的挑战 |
1.4 其它典型安全苛求系统的安全测试案例生成方法综述 |
1.4.1 安全测试概述 |
1.4.2 安全功能一致性测试案例生成方法研究现状 |
1.4.3 硬件故障状态下测试案例生成方法研究现状 |
1.5 选题意义 |
1.6 研究内容和篇章结构 |
2 基于HCSP的列控系统安全测试参考模型构建与验证方法 |
2.1 安全控制系统的建模与验证框架 |
2.1.1 STAMP安全致因模型 |
2.1.2 基于安全控制结构的形式化建模框架 |
2.1.3 基于AG推理的安全约束验证 |
2.2 建模与验证框架的HCSP实现 |
2.2.1 HCSP语法和语义 |
2.2.2 HCSP模型的验证 |
2.2.3 建模验证框架相关概念的HCSP实现 |
2.3 基于场景分析的CTCS-3级列控系统安全测试参考模型构建 |
2.4 案例研究 |
2.4.1 场景描述 |
2.4.2 安全控制结构 |
2.4.3 形式化组合模型及其验证 |
2.5 本章小结 |
3 基于HCSP参考模型的安全功能测试案例生成方法 |
3.1 功能一致性完备测试套件的生成方法 |
3.1.1 基于I/O等价类划分的完备测试套件生成方法 |
3.1.2 基于HCSP模型的完备测试套件生成方法 |
3.2 给定故障模型下的完备安全测试套件生成方法 |
3.2.1 完备安全测试套件的基本生成算法 |
3.2.2 完备安全测试套件的改进生成算法 |
3.3 约束条件下测试案例的求解方法 |
3.3.1 问题基本描述 |
3.3.2 基于时间自动机模型检查的求解方法 |
3.4 工具实现 |
3.5 案例研究 |
3.6 本章小结 |
4 列控系统硬件故障状态下基于HCSP参考模型的安全测试案例生成方法 |
4.1 基于本体论的故障影响模型生成方法 |
4.1.1 本体论 |
4.1.2 相关信息本体的构建 |
4.1.3 故障影响模型的生成算法 |
4.2 基于时间自动机模型检查的危险诱导输入序列生成方法 |
4.2.1 HCSP向时间自动机的转换 |
4.2.2 转换函数的正确性证明 |
4.2.3 列控系统硬件故障状态下安全测试案例的生成 |
4.3 本章小结 |
5 案例分析 |
5.1 RBC切换场景下CTCS-3 级列控系统参考模型的构建与验证 |
5.1.1 安全控制结构 |
5.1.2 参考模型的构建与验证 |
5.2 测试案例的生成与评估 |
5.2.1 仿真测试平台 |
5.2.2 安全功能一致性测试案例的生成与评估 |
5.2.3 硬件故障状态下安全测试案例的生成与评估 |
5.3 本章小结 |
6 总结 |
6.1 论文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 A 定理 8 的证明 |
附录 B RBC切换场景下的C3系统HCSP模型 |
附录 C 输入等价类划分和 FSM 迁移关系 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(4)可信信息物理融合系统的架构设计及自管理优化策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 CPS及可信计算等相关概念 |
1.2.1 CPS概念 |
1.2.2 CPS服务特征及设计需求 |
1.2.3 可信性概念 |
1.2.4 可信的自管理CPS |
1.2.5 模型驱动工程 |
1.2.6 运行时建模技术 |
1.3 国内外研究现状及存在的问题 |
1.3.1 CPS模型及分析工具研究 |
1.3.2 自管理决策及其可信性研究 |
1.3.3 不确定性问题和决策差异化研究 |
1.3.4 CPS集成技术研究 |
1.3.5 CPS国内外研究现状小结 |
1.4 自管理模式分析 |
1.4.1 SCPS自管理模式 |
1.4.2 自管理误差源和故障源 |
1.5 论文主要研究内容和章节结构 |
1.5.1 论文主要研究内容 |
1.5.2 研究内容之间的关系 |
第2章 一体化SCPS可组合元模型设计 |
2.1 引言 |
2.2 SCPS系统建模现状 |
2.2.1 SCPS子系统模型 |
2.2.2 可组合性定义 |
2.2.3 可组合性的相关研究 |
2.3 Actor及其组合模型 |
2.3.1 可组合时限可写actor模型 |
2.3.2 Actor组合交互模型 |
2.4 基于合约的决策任务表示规范 |
2.4.1 集成控制流和数据流的决策任务模型 |
2.4.2 合约-建议-决策规范 |
2.4.3 Actor活动组合模式及约束 |
2.4.4 Actor活动组合性质 |
2.4.5 基于actor元模型的事件推断及决策组织 |
2.5 Actor模型可组合性 |
2.5.1 功能可组合性 |
2.5.2 Actor需求和属性可组合性 |
2.5.3 Actor组合约束 |
2.5.4 失效模式的actor可组合性 |
2.6 合约可组合性及决策的合并约束 |
2.7 Actor元模型应用示例 |
2.8 本章小结 |
第3章 面向SCPS的模型驱动工程方法和架构-策略协同验证 |
3.1 引言 |
3.2 面向SCPS的模型驱动工程方法 |
3.2.1 面向SCPS的模型驱动工程研究现状 |
3.2.2 AADL语言和工具简介 |
3.2.3 基于AADL面向SCPS的模型驱动工程方法 |
3.2.4 Actor元模型和AADL语言描述规则转化 |
3.2.5 基于模型驱动工程方法的actor模型可信性分析 |
3.3 Actor子系统元模型实现和集成 |
3.3.1 AADL软硬件库 |
3.3.2 Actor元模型实现 |
3.3.3 基于Actor的软硬件协同设计模型 |
3.4 SCPS嵌入式子系统软硬协同验证 |
3.4.1 基于Actor元模型的设计验证原理 |
3.4.2 多actor的嵌入式子系统验证 |
3.4.3 子系统可信性的软硬件协同验证 |
3.5 架构设计及架构-策略协同验证 |
3.5.1 中心式静态控制策略方案 |
3.5.2 去中心架构中心化管理方案 |
3.5.3 完全去中心化管理方案 |
3.5.4 简单分层-去中心方案 |
3.5.5 带检查点的分层-去中心方案 |
3.5.6 架构-策略协同仿真 |
3.6 感知误差对决策可靠性的影响 |
3.7 本章小结 |
第4章 基于合约的SCPS自管理决策多目标渐进优化 |
4.1 引言 |
4.2 自适应反馈循环模式及协作 |
4.2.1 通用的自适应反馈循环模式 |
4.2.2 前瞻性决策中各反馈循环间的协作 |
4.3 运行时自适应的可组合合约 |
4.3.1 当前中心式和去中心式自管理方案的不足 |
4.3.2 运行时可改进的合约-决策方案 |
4.4 基于运行时建模的合约渐进优化 |
4.4.1 合约-决策细化问题形式化 |
4.4.2 合约的可实施性检测 |
4.4.3 基于改进NSGA-II的建议优化 |
4.4.4 建议时序约束设置和建议分解 |
4.5 去中心式决策运行时优化及补救性恢复 |
4.5.1 活动等待时间修正和截止时间对齐 |
4.5.2 运行时可靠性修正 |
4.5.3 运行时能耗优化 |
4.5.4 同步及时间误差消除 |
4.5.5 周期性子系统属性更新及反馈 |
4.6 合约-决策方案分析及仿真 |
4.6.1 建议优化复杂性和仿真分析 |
4.6.2 等待时间对稳定性影响分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 可信SCPS多角色可组合子系统方案与验证 |
5.1 引言 |
5.2 SCPS自适应架构设计及分析 |
5.2.1 分层决策-去中心化执行多角色自适应架构 |
5.2.2 自适应架构解耦控制管理逻辑 |
5.2.3 可配置自管理嵌入式子系统框架 |
5.2.4 自相似actor接口定义及优势 |
5.2.5 运行时可编程规范和复合actor的生成 |
5.3 基于相对时间的分布式时序可靠性保障 |
5.3.1 相对参考时间方案 |
5.3.2 相对时间方案中时钟误差消除 |
5.3.3 相对时间和绝对时间方案比较分析 |
5.4 面向AVR的轻量级可恢复容器设计 |
5.4.1 轻量级可恢复的容器设计 |
5.4.2 容器性能分析 |
5.4.3 容器的故障恢复能力测试 |
5.5 SCPS爆发性消息管理优化 |
5.6 本地子系统自愈方案设计 |
5.6.1 多层次一体化自愈措施 |
5.6.2 时间预估及自愈措施选择 |
5.6.3 运行时时序可信相关的组合方案 |
5.7 SCPS系统实测与分析 |
5.7.1 测试平台和相关配置 |
5.7.2 建议的多目标组合优化解集 |
5.7.3 实际系统可靠性和稳定性测试 |
5.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)高效能仿真云平台关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号使用说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 高效能建模仿真平台建设需求 |
1.1.2 云仿真及其发展趋势 |
1.1.3 面向效能需求的不足与局限 |
1.1.4 本文研究的问题与意义 |
1.2 相关研究现状与分析 |
1.2.1 云仿真架构及其应用研究 |
1.2.2 仿真云效能优化方法研究 |
1.3 研究内容与论文结构 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 论文结构 |
第二章 高效能用户中心式仿真云平台架构设计 |
2.1 仿真云效能度量框架 |
2.1.1 仿真云平台效能的定义与内涵 |
2.1.2 仿真云平台效能量化模型 |
2.2 用户中心式的云仿真服务架构 |
2.2.1 动态COI领域仿真环境 |
2.2.2 动态仿真运行环境 |
2.2.3 用户中心式云仿真应用模式 |
2.3 用户中心式仿真云平台架构 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于Clou Fo DSim的云端高效能仿真应用构建方法 |
3.1 方法的提出 |
3.1.1 需求与动机 |
3.1.2 Clou Fo DSim:基于云的面向特征领域仿真建模框架 |
3.2 面向特征的组合集成方法 |
3.2.1 基于DEVS的建模仿真框架 |
3.2.2 面向DEVS的元特征模型 |
3.2.3 基于Fx DEVS的特征组合集成框架 |
3.3 基于领域资产追踪的领域建模与仿真服务 |
3.3.1 面向Clou Fo DSim的领域资产追踪元模型 |
3.3.2 领域建模与仿真服务过程 |
3.4 案例实验 |
3.4.1 领域分析 |
3.4.2 领域设计与实现 |
3.4.3 基于特征组合的应用定制 |
3.5 本章小结 |
第四章 面向带宽保障的并行仿真作业调度优化方法 |
4.1 面向带宽保障的高效能并行仿真作业管理和调度 |
4.1.1 仿真云中的并行仿真作业调度问题 |
4.1.2 基于虚拟集群的带宽保障方法 |
4.1.3 面向带宽保障的作业管理和调度框架 |
4.2 算法设计 |
4.2.1 自适应带宽感知的TVC部署算法 |
4.2.2 带宽保障的迁移回填调度算法 |
4.3 性能评估 |
4.3.1 仿真实验设置 |
4.3.2 输入负载 |
4.3.3 结果和讨论 |
4.4 本章小结 |
第五章 通信感知的自适应仿真运行优化方法 |
5.1 通信感知的自适应仿真运行优化框架 |
5.1.1 云端仿真运行优化问题 |
5.1.2 自适应仿真运行优化框架 |
5.2 基于统计迁移图分割的大规模人工社会仿真运行优化方法 |
5.2.1 问题 |
5.2.2 方法 |
5.2.3 结果与讨论 |
5.3 通信感知的自适应虚拟机迁移优化方法 |
5.3.1 问题建模 |
5.3.2 算法设计 |
5.3.3 性能评估 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
附录 A 基于网格分割算法和空间距离生成算法 |
附录 B 环境实体在GIS上地理分布及在不同算法下的分割结果 |
(6)军事分析仿真时空信息通信优化技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 研究现状及面临的主要问题 |
1.2.1 军事分析仿真概述 |
1.2.2 传统通信优化技术 |
1.2.3 现有技术的主要问题 |
1.3 研究目标及主要工作 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 主要创新点 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 面向通信优化的时空数据管理方法 |
2.1 引言 |
2.2 相关研究与局限性 |
2.3 基于轨迹数据流建模的在线时空数据管理方法 |
2.3.1 移动物体、轨迹信息与时空数据的相关概念 |
2.3.2 面向运动实体的轨迹信息管理模型 |
2.3.3 面向时空数据流的在线轨迹建模框架 |
2.4 在线时空数据管理过程中关键步骤的设计实现 |
2.4.1 基于Douglas-Peucker算法的时空数据流分割 |
2.4.2 基于时空映射函数的轨迹表示方法 |
2.4.3 基于符号化描述的轨迹索引方法 |
2.5 实验与分析 |
2.5.1 实验环境 |
2.5.2 实验设计 |
2.5.3 实验结果与分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 面向多样本多次运行的仿真实体时空数据通信优化 |
3.1 引言 |
3.2 相关研究与局限性 |
3.3 基于全时域运动模型的动态本地计算机制 |
3.3.1 动态本地计算机制总体框架 |
3.3.2 通用全时域运动模型定义 |
3.3.3 基于相似性分析的在线轨迹匹配方法 |
3.3.4 基于安全区域的运动模型更新策略 |
3.4 实验与分析 |
3.4.1 实验环境 |
3.4.2 实验设计 |
3.4.3 实验结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 面向单次运行的仿真实体时空数据通信优化 |
4.1 引言 |
4.2 相关研究与局限性 |
4.3 自适应运动预测机制的框架结构 |
4.4 基于动态混合式运动预测模型的AMPM机制实现方法 |
4.4.1 动态混合式运动预测模型框架 |
4.4.2 DPM:基于轨迹片段相似性的行为特征信息提取 |
4.4.3 PMM:基于交叉验证的运动预测器构建 |
4.4.4 RCM:基于预测性能评估的主动更新策略 |
4.5 实验与分析 |
4.5.1 实验环境 |
4.5.2 实验设计 |
4.5.3 实验结果与分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 时空信息通信优化技术实现与应用测试 |
5.1 基于YH-SUPE的时空信息通信优化方案设计实现 |
5.1.1 总体架构 |
5.1.2 建模框架 |
5.1.3 计算模型封装示例 |
5.2 典型军事分析仿真——海上防空分析仿真系统 |
5.2.1 系统模型 |
5.2.2 应用实现 |
5.3 NADS系统样例中时空信息通信特点分析 |
5.4 基于NADS测试实例的时空信息通信优化实验及结果分析 |
5.4.1 NADS测试实例设计及参数配置 |
5.4.2 时空信息通信优化方案有效性分析 |
5.4.3 与传统通信优化方法的优化性能对比 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 进一步研究工作 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
作者在学期间参加的主要科研工作 |
附录 A 分布式仿真的相关协议规范 |
附录 B 不同应用的延迟容忍时间 |
附录 C 预置时空函数映射函数子项说明 |
(7)大规模复杂系统云仿真支撑技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及面临的主要问题 |
1.2.1 大规模复杂系统仿真概述 |
1.2.2 并行离散事件概念术语 |
1.2.3 基于云平台的仿真技术研究现状 |
1.2.4 云仿真支撑技术面临的主要问题 |
1.3 主要研究内容及贡献 |
1.3.1 课题主要研究内容 |
1.3.2 论文主要贡献 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 一体化云仿真服务集成框架 |
2.1 引言 |
2.2 相关研究与局限性 |
2.3 面向应用的一体化服务化仿真平台工具集成框架 |
2.3.1 云仿真平台架构 |
2.3.2 服务化仿真平台工具集成框架 |
2.3.3 仿真模型组合框架 |
2.4 实验与分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于本体的异构仿真资源描述方法 |
3.1 引言 |
3.2 相关研究与局限性 |
3.3 面向资源检索的异构仿真资源语义描述方法 |
3.3.1 总体思路 |
3.3.2 异构仿真资源描述框架SRDF |
3.3.3 基于本体的仿真资源描述模型 |
3.3.4 基于SRDF的仿真模型语义检索 |
3.4 实验与分析 |
3.4.1 评估指标 |
3.4.2 单仿真模型资源检索 |
3.4.3 多仿真模型资源联合检索 |
3.5 本章小结 |
第四章 云环境中仿真资源调度启发式优化方法 |
4.1 引言 |
4.2 相关研究及局限性 |
4.3 基于历史信息的仿真资源调度启发式优化算法 |
4.3.1 性能评估模型 |
4.3.2 基于遗传算法的仿真资源调度优化算法 |
4.4 实验与分析 |
4.4.1 实验设计 |
4.4.2 实验结果及分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 云环境中在线仿真容错方法 |
5.1 引言 |
5.2 相关研究及局限性 |
5.3 基于局部协同的在线仿真容错方法 |
5.3.1 云环境中仿真运行 |
5.3.2 传统的PDES仿真容错 |
5.3.3 在线仿真容错支撑技术 |
5.4 实验与分析 |
5.4.1 PDES4Cloud的实现 |
5.4.2 正确性验证 |
5.4.3 高效性验证 |
5.4.4 可扩展性验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 大规模复杂系统云仿真平台的实现与测试验证 |
6.1 引言 |
6.2 SIMCloud框架设计与实现 |
6.2.1 设计目标 |
6.2.2 体系架构 |
6.2.3 系统设计与实现 |
6.3 SIMCloud测试验证 |
6.3.1 民意系统仿真应用场景描述 |
6.3.2 民意系统仿真应用的组装与运行 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 论文工作总结 |
7.2 进一步研究工作 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(8)联合仿真试验引擎事件调度服务研究与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文的主要工作及研究意义 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 联合仿真试验引擎体系结构研究 |
2.1 仿真引擎体系结构设计 |
2.2 事件调度方案 |
2.2.1 联合仿真试验环境中事件建模方法 |
2.2.2 纯数学仿真的离散事件调度策略 |
2.2.3 半实物或实装参与的实时事件调度策略 |
2.3 时间同步管理 |
2.3.1 联合仿真试验中时间的定义 |
2.3.2 层次化的时间同步策略 |
2.3.3 时钟同步计算和修正 |
2.4 基于DDS的通信机制 |
2.4.1 基于DDS通信中间件的数据交互 |
2.4.2 基于XML Schema的数据交换模型 |
2.5 本章小结 |
第三章 仿真引擎事件调度方案及算法研究 |
3.1 离散事件系统事件调度 |
3.1.1 基本离散事件模型及调度算法 |
3.1.2 基于事件表的存储和排序 |
3.2 实时离散事件系统事件调度 |
3.2.1 实时离散事件系统仿真 |
3.2.2 事件多线程调度算法 |
3.2.3 基于帧的实时程序调度算法 |
3.3 负载均衡算法研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于JMASE的仿真引擎事件调度设计与实现 |
4.1 JMASE平台简介 |
4.1.1 JMASE中的基本概念 |
4.1.2 JMASE体系结构 |
4.1.3 操作和运行模式 |
4.2 离散事件调度程序模块设计 |
4.2.1 离散事件调度的设计与实现 |
4.2.2 事件优先级队列 |
4.2.3 基本事件类型 |
4.2.4 基于POSIX的事件多线程调度 |
4.3 实时事件同步程序模块设计 |
4.3.1 实时事件行为类的构建 |
4.3.2 实时事件同步函数实现 |
4.4 负载均衡优化算法实现 |
4.5 本章小结 |
第五章 仿真实验与分析 |
5.1 离散事件系统事件调度实验 |
5.1.1 剧情设计与仿真配置 |
5.1.2 事件优先级调度 |
5.1.3 事件多线程调度 |
5.1.4 负载均衡优化实现 |
5.2 实时离散事件系统事件调度实验 |
5.2.1 仿真剧情及参数 |
5.2.2 事件调度实时性能测试 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 下一步工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(9)面向中大规模分布式测试的无线传感网络关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 面向分布式测试的无线传感网络发展现状 |
1.2.2 国内外中大规模无线传感器网络时间同步算法研究现状 |
1.2.3 国内外无线传感器网络大数据量传输技术研究现状 |
1.3 论文研究内容及章节结构 |
第2章 萤火虫时间同步数学模型 |
2.1 传统节点动力学模型简介 |
2.1.1 Peskin耦合振荡器模型 |
2.1.2 M&S模型 |
2.2 M&S模型分析 |
2.2.1 M&S模型化简及分析 |
2.2.2 M&S模型参数对同步性能的影响 |
2.3 简化的单尺度离散动力学模型 |
2.3.1 节点离散相位模型 |
2.3.2 单尺度相位积分模型 |
2.3.3 单尺度耦合模型 |
2.4 多尺度离散动力学模型 |
2.5 时间同步网络模型 |
2.5.1 网络环境模型 |
2.5.2 网络通讯模型 |
2.5.3 网络节点模型 |
2.6 模型仿真验证 |
2.6.1 仿真条件 |
2.6.2 仿真结果 |
2.7 本章小结 |
第3章 分布式多尺度萤火虫时间同步算法 |
3.1 多尺度仿生同步算法总体设计 |
3.2 离散相位向量的自增长 |
3.3 同步报文随机发送 |
3.3.1 随机发送机制 |
3.3.2 随机同步报文发送机制仿真 |
3.4 时延和频漂的补偿 |
3.4.1 时延补偿 |
3.4.2 频漂的补偿 |
3.5 同步报文处理与缓存更新 |
3.6 多尺度RFA相位调整 |
3.6.1 RFA算法优化 |
3.6.2 逃逸区间设计 |
3.7 算法稳定性分析 |
3.7.1 双节点网络稳定性 |
3.7.2 多节点网络稳定性 |
3.8 仿真对比试验 |
3.8.1 仿真参数设置 |
3.8.2 仿真结果 |
3.8.3 结果分析和讨论 |
3.9 萤火虫时间同步验证平台总体方案 |
3.9.1 基于GPS时间基准的验证方案 |
3.9.2 基于高速同步采集板卡时间基准的验证方案 |
3.10 面向时间同步算法验证的无线传感器网络节点设计 |
3.10.1 节点硬件构成 |
3.10.2 节点软件设计 |
3.11 萤火虫同步硬件平台验证试验 |
3.11.1 节点同步综合试验 |
3.11.2 算法健壮性验证试验 |
3.11.3 多跳误差累积验证试验 |
3.12 本章小结 |
第4章 数据传输逐级压缩感知编解码算法 |
4.1 压缩感知基本理论 |
4.1.1 信号的稀疏表示 |
4.1.2 不相关观测矩阵设计 |
4.1.3 信号还原算法 |
4.1.4 无线测试网络数据传输中的压缩感知设计 |
4.2 基于稀疏性的信号逐级分解及恢复 |
4.2.1 压缩感知中信号分解可行性分析 |
4.2.2 基于稀疏向量系数的逐级分解方法 |
4.2.3 信号逐级编码压缩 |
4.2.4 基于掩模观测矩阵的OMP逐级信号重构算法 |
4.3 不同稀疏字典的信号分解及重构 |
4.3.1 不同稀疏基的信号分解方法 |
4.3.2 不同稀疏基的逐级数据压缩感知及重构 |
4.4 逐级压缩感知数据包封装及管理 |
4.4.1 数据包封装 |
4.4.2 数据丢包处理 |
4.5 逐级压缩感知算法对比试验 |
4.5.1 试验参数设置 |
4.5.2 试验结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 无线传感器测试网络大数据量处理与传输技术 |
5.1 大数据量多跳网络传输策略 |
5.1.1 数据包分割与拼接 |
5.1.2 传输路径的无线环境控制 |
5.1.3 大数据量多信道流水线式传输策略 |
5.2 节点内部高速数据流处理技术 |
5.2.1 节点内部高速数据流处理技术总体方案 |
5.2.2 数据输入解析单元设计 |
5.2.3 数据缓存备份单元设计 |
5.3 控制流与数据流双协议栈设计 |
5.3.1 控制流协议栈设计 |
5.3.2 数据流协议栈设计 |
5.4 数据处理与传输试验验证 |
5.4.1 试验设计 |
5.4.2 试验结果 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于深度卷积神经网络的传输丢包修复算法 |
6.1 数据修复算法 |
6.2 基于encoder-decoder卷积神经网络的数据修复理论 |
6.3 基于无先验的encoder-decoder网络搭建 |
6.3.1 编码单元 |
6.3.2 解码网络 |
6.3.3 数据预处理、连接单元、后处理 |
6.4 训练网络优化 |
6.4.1 训练集数据准备 |
6.4.2 损失函数中的权值设计 |
6.4.3 网络收敛优化算法选择 |
6.4.4 避免过拟合 |
6.4.5 训练停止条件 |
6.5 数据修复对比试验验证 |
6.5.1 算法参数配置 |
6.5.2 湿度信号丢包数据修复 |
6.5.3 温度信号丢包数据修复 |
6.5.4 振动信号丢包数据修复 |
6.5.5 试验结果分析 |
6.6 本章小结 |
结论 |
论文总结 |
论文主要创新点 |
论文下一步工作展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
作者简介 |
(10)并行仿真逻辑进程中事件并行技术研究与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及主要技术问题 |
1.3 本文主要工作及创新 |
1.4 论文的组织结构 |
第二章 逻辑进程中多实体事件并行处理技术研究 |
2.1 传统PDES引擎简介以及其局限性 |
2.1.1 传统PDES引擎的组织结构与时间管理算法 |
2.1.2 传统PDES引擎的局限性 |
2.2 基于实体事件队列的逻辑进程内多实体事件并行处理方法ELPP |
2.2.1 ELPP方法理论基础 |
2.2.2 ELPP中实体与事件的多层次管理 |
2.2.3 ELPP的多层次GVT同步机制 |
2.3 实验评估 |
2.3.1 实验环境与实验设计 |
2.3.2 实验结果与分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 单实体多事件并行处理技术研究 |
3.1 单实体事件并行性分析 |
3.1.1 三级并行框架以及其缺陷 |
3.1.2 基于向量处理的模型结算层并行方法 |
3.2 基于可并行标志的单实体多事件并行方法 |
3.2.1 EEP并行框架 |
3.2.2 单实体可并行事件检测规则 |
3.2.3 基于贪心算法的单实体多事件负载均衡算法 |
3.3 实验评估 |
3.3.1 实验环境与实验设计 |
3.3.2 实验结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 优化并行离散事件仿真引擎框架与系统综合测试 |
4.1 SUPE-MT仿真引擎框架 |
4.2 计算机病毒传播仿真实例 |
4.2.1 模型描述 |
4.2.2 模型实现 |
4.3 性能评估 |
4.4 本章小结 |
第五章 结束语 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
四、用于仿真与模拟离散事件的同步并行环境(论文参考文献)
- [1]PCIe协议仿真平台的设计与实现[D]. 麦刘阳. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]一种低轨卫星网络仿真系统的设计与实现[D]. 李星辰. 北京邮电大学, 2020(05)
- [3]基于模型的高速铁路列车运行控制系统安全测试方法研究[D]. 韩笑. 北京交通大学, 2020(03)
- [4]可信信息物理融合系统的架构设计及自管理优化策略研究[D]. 周鹏. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [5]高效能仿真云平台关键技术研究[D]. 李祯. 国防科技大学, 2019(01)
- [6]军事分析仿真时空信息通信优化技术研究[D]. 孟冬. 国防科技大学, 2019(01)
- [7]大规模复杂系统云仿真支撑技术研究[D]. 姚锋. 国防科技大学, 2019(01)
- [8]联合仿真试验引擎事件调度服务研究与实现[D]. 张翔. 国防科技大学, 2018(01)
- [9]面向中大规模分布式测试的无线传感网络关键技术研究[D]. 郝创博. 北京理工大学, 2018(06)
- [10]并行仿真逻辑进程中事件并行技术研究与实现[D]. 费佳伟. 国防科技大学, 2017(02)