ＨＬＡ／ＲＴＩ大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)采集與過濾方法研究

周　君　王傳喜

摘要：數(shù)據(jù)采集是仿真的一項(xiàng)重要內(nèi)容，只有通過數(shù)據(jù)采集和對(duì)有效數(shù)據(jù)的過濾，才可以實(shí)現(xiàn)回放、分析、評(píng)估等目的。HLA的對(duì)象模型模板規(guī)定了聯(lián)邦開發(fā)人員開發(fā)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可采用的接口，利用動(dòng)態(tài)編譯數(shù)據(jù)采集工具與分層對(duì)象方法采集聯(lián)邦運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：高層體系結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)采集；過濾方法

1引言

隨著分布式仿真(Distributed InteractiveSimulation，DIS)技術(shù)框架的廣泛應(yīng)用，其仿真系統(tǒng)對(duì)延展性的要求逐步提高。對(duì)于規(guī)模較小的數(shù)學(xué)仿真，由于運(yùn)算量和記錄數(shù)據(jù)較少，可以在單臺(tái)微機(jī)上運(yùn)行；對(duì)于大規(guī)模的作戰(zhàn)仿真。其運(yùn)算量非常大，事后分析所需記錄的數(shù)據(jù)量也非常大”數(shù)據(jù)采集是仿真的一項(xiàng)重要內(nèi)容，只有通過數(shù)據(jù)采集和對(duì)有效數(shù)據(jù)的過濾，才可以實(shí)現(xiàn)回放、分析、評(píng)估等目的。

與DIS相比。高層體系結(jié)構(gòu)(High LevelArohitecture HLA)通過采取聯(lián)邦對(duì)象模型(Federation objecet Model,FOM)部分更新交換數(shù)據(jù)、系統(tǒng)延展、數(shù)據(jù)定購、時(shí)間與所有權(quán)管理等一系列措施，提高了仿真系統(tǒng)問的互操作性和仿真模型的可重用性。同時(shí)。這些措施也造成了仿真系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)復(fù)雜化，增加了HLA仿真數(shù)據(jù)采集與過濾的難度。目前，數(shù)據(jù)采集與過濾方法集中在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)載、數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)負(fù)載的擴(kuò)縮矛盾之上，并且數(shù)據(jù)處理需要通過RTI來進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)，但是RTI只能交換邦員之間必要的公用數(shù)據(jù)。因此通過RTI的數(shù)據(jù)不能滿足數(shù)據(jù)采集與過濾的要求。

2HLA的結(jié)構(gòu)與基本原理

HLA主要由規(guī)則、對(duì)象模型模板、接口規(guī)范三部分組成。HLA的規(guī)則是指聯(lián)邦執(zhí)行過程中實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦成員問的交互所必須遵守的原則和協(xié)定；對(duì)象模型模板規(guī)定了聯(lián)邦開發(fā)人員開發(fā)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可采用的接口；接口規(guī)范是聯(lián)邦成員和運(yùn)行時(shí)間支撐系統(tǒng)(Run Time Jnfrastructure，RTI)間的接口規(guī)范。HLA聯(lián)邦構(gòu)成的邏輯表示如圖1所示。

HLA中數(shù)據(jù)的管理提供基于類和基于值兩種數(shù)據(jù)過濾方法，它們分別是通過聲明管理和數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務(wù)來實(shí)現(xiàn)的。

3利用動(dòng)態(tài)編譯實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過濾

利用動(dòng)態(tài)編譯數(shù)據(jù)采集工具的主要功能是采集聯(lián)邦運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以一定的格式保存下來，為事后分析和回放提供數(shù)據(jù)源。

數(shù)據(jù)采集工具實(shí)現(xiàn)的原理是其執(zhí)行程序本身是獨(dú)立于具體聯(lián)邦的，但是它針對(duì)每一個(gè)仿真應(yīng)用都可以生成相應(yīng)代碼來適應(yīng)具體的需要。其過程為：首先通過配置向?qū)磉x擇配置信息，培植信息的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)類型和聯(lián)邦運(yùn)行信息。其次，配置完成后，根據(jù)配置信息動(dòng)態(tài)生成一系列代碼，將代碼形成動(dòng)態(tài)編譯，形成成員。此成員就是針對(duì)于具體聯(lián)邦動(dòng)態(tài)生成的數(shù)據(jù)采集成員。最后，用戶可以在形成的對(duì)象類樹表中選擇需要定購的信息。在仿真運(yùn)行過程中，就可以得到用戶所關(guān)心的數(shù)據(jù)內(nèi)容。圖2給出了數(shù)據(jù)采集過濾成員主要組成和運(yùn)行過程。

4分層對(duì)象數(shù)據(jù)采集過濾方法

借鑒HLA的設(shè)計(jì)思想，將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集的操作分為可公用部分和不可公用部分，對(duì)不可公用部分(與仿真數(shù)據(jù)定義有關(guān)的部分)與可公用部分(與仿真數(shù)據(jù)定義無關(guān)的部分)分別實(shí)現(xiàn)，通過公用部分的重用來最大限度地實(shí)現(xiàn)嵌入代碼的重用。

按照數(shù)據(jù)收集過濾進(jìn)行的過程，數(shù)據(jù)收集可以分成四層共五個(gè)部分，如圖3所示。

應(yīng)用層：這一層是仿真系統(tǒng)的應(yīng)用部分，包括進(jìn)行仿真、回放和分析等，這些都是仿真系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的具體功能。

控制層：選擇數(shù)據(jù)收集過濾策略，包括需要收集的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)收集進(jìn)行的條件。

實(shí)現(xiàn)層：包括收集和獲取兩個(gè)部分。收集部分的功能是將各仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定格式的數(shù)據(jù)；獲取部分則將收集的數(shù)據(jù)通過過濾轉(zhuǎn)換為仿真數(shù)據(jù)，提供給相關(guān)的分析使用。

數(shù)據(jù)層：包括操作和數(shù)據(jù)兩部分，操作部分實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫等操作。是數(shù)據(jù)部分與外界的接口；數(shù)據(jù)部分專用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。操作部分將仿真數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的具體實(shí)現(xiàn)與仿真系統(tǒng)隔離，可以根據(jù)仿真的需要選擇不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。

5結(jié)束語

通過對(duì)基于HLA的太數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)采集與過濾的研究，提出了可行方法，實(shí)踐證明該方法基本上可以滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需求。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上提高了代碼的可重用性，為仿真數(shù)據(jù)采集提供了一種新的有效途徑。