分佈式交互仿真

仿真的支持，從概念性研究到人員訓練、武器研究、戰術演練和空中交通管制仿真等軍事和非軍事方面的成功應用，分佈式交互仿真技術已經逐步走向實用。

如今，分佈交互仿真技術已應用於交通運輸、醫療、娛樂、互聯網商業、製造業等其他領域。在美國陸軍、國防建模與仿真辦公室DMSO和DARPA的共同倡導和支持下，1989年正式提出了分佈交互仿真的概念，並制定了一套面向分佈式仿真的標準文件，以使這一技術向規範化、標準化、開放化的方向發展。美國陸軍的CATT計劃、WARSIM2000計劃、NPSNET計劃、STOW計劃等都採用了DIS標準。基於DIS標準的分佈交互仿真系統的基本思想是通過建立一致的標準通信接口來規範異構的仿真系統間的信息交換，通過計算機網絡將位於不同地理位置上的仿真系統聯接起來，構成一個異構的綜合作戰仿真環境，滿足武器性能評估、戰術原則的開發和演練以及人員訓練等的需要。異構的仿真系統間的互操作是建立在標準的協議數據單元(PDU)基礎上的。

20世紀80年代末，美國國防部開始研究使用聚合級作戰仿真為聯合演習提供支持。所謂聚合級仿真是指揮團、營、連等部隊單元級的構造仿真，而不是單個作戰人員和實體的仿真。按DIS標準構成的仿真系統用於平台級實時連續系統的描述，聚合級仿真協議ALSP(AggregateLevelSimulationProtocol)用於分佈的聚合級以離散事件為主的作戰仿真系統，它實質上是“構造仿真”。構造仿真的時間管理不同於DIS系統，它不一定與實際時鐘直接聯繫，而是採用時間步長、事件驅動等方法，只要保證聚合級的分佈構造仿真系統的體系結構、標準和相應的關鍵技術，並將基於ALSP標準的分佈交互仿真系統應用於1992年、1994年和1996年的軍事演習，使ALSP標準得到了改進和完善。

在DIS和ALSP的基礎上，為消除DIS在體系結構、標準和協議等方面的侷限和不足，又發展了新的分佈式交互仿真體系結構HLA(HighLevelArchitecture)，它能提供更大規模的、將構造仿真、虛擬仿真、實況仿真集成在一起的綜合環境，實現各類仿真系統間的互操作、動態管理、一點對多點的通訊、系統和部件的重用以及建立不同層次的對象模型。

1995年美國國防部發佈了針對建模與仿真領域的通用技術框架，該框架由任務空間概念模型(CMMS

，ConceptualModelofMissionSpace)、高層體系結構HLA和一系列的數據標準三部分組成，其中高層體系結構是通用框架的核心內容。美國國防部已宣佈不再支持非HLA標準的仿真系統，HLA已經成為分佈交互仿真系統普遍採用的標準。

隨着分佈式交互仿真技術的不斷髮展，各類標準的開發、制定與完善，相應的支撐軟件的研究開發，分佈式交互仿真技術已經引起各個研究機構的高度重視，並且逐漸應用於實際的系統。

DIS以計算機網絡作為支撐，將分散於不同地域的相對獨立的各類仿真器互聯起來，通過仿真實體間的實時數據交換來營造一個大範圍的虛擬環境(Largescalevirtualenvironment，簡稱LSVE)，以實現含人平台、不含人平台間的交互以及平台與環境間的交互。DIS支持三種實體的混合仿真，即虛擬實體（如人在迴路仿真器）、實際實體（如操作平台和儀表，測試和評估系統等）和構造實體（如軍事演習等）。

DIS還有其他的名稱，如先進分佈仿真、綜合環境、虛擬戰場等。DIS除了在軍事方面的應用外，在教育、城市交通管理仿真、娛樂、醫療等諸多領域都有着廣泛的應用前景。

分佈式交互仿真技術的發展是基於兩個主要因素：一是網絡技術的發展；二是軍事技術的需求，要求借助仿真技術來訓練作戰人員，使其能在現代戰場環境條件下使用各自武器裝備並互相配合作戰。因而該項技術在最近20多年中得到迅速發展。

從DIS系統的物理構成來看：它由仿真節點和計算機網絡組成。仿真節點除了負責解算本節點上的仿真實體模型、圖像生成、網絡信息接收與發送、人機交互等功能外，還要負責維護網絡上其他節點的狀態信息。計算機網絡包括局域網、廣域網、網橋、路由器、網關等。

DIS的基本任務是定義一個層次化結構，主要提供接口標準、通信結構、管理結構、置信度指標、技術規範，並將異構仿真器加到一個統一的、無縫的綜合環境中所必需的要素。基於這種層次化的結構，可將現有的不同用途、不同技術水平以及不同生產商提供的仿真設備集成一體，並實現交互作用。