[中文名称] 分布交互仿真技术
[英文名称] Distributed Interactive Simulation Technology
[定义]
系统仿真技术是研究并建立系统的硬件或软件的有效模型，通过模型在实验系统上的运行来研究真实的或假想的动态系统在其所处的环境中的性能的技术。
分布交互仿真技术是一种将分布在不同地点的、自治的单一仿真系统，通过计算机网络连接成一个集数学仿真、半实物仿真和人在回路中仿真为一体的、交互式的仿真的技术。分布交互仿真技术以计算机网络为基础，把分散在不同地点的软硬件设备及有关人员联系起来，生成人工合成的多武器平台这样一种电子环境，从而形成了一种虚拟的作战环境。
这一技术的核心是分布、交互和仿真。分布是指分布交互仿真系统中没有中央计算机，计算能力是分布的，而且，在地理位置上也是分布的，系统各个单元之间可以相隔很远的距离。交互是指分布交互仿真系统中不同结点之间具有交互作用，人在回路中的仿真系统的互操作性，比如在武器仿真系统中的武器平台（飞机、导弹舰艇等）之间、武器平台与各种环境（地形、大气、海洋等）之间的交互作用。仿真是指分布交互仿真系统以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机为工具，建立系统的计算机模型，对系统进行实验研究。
分布交互仿真技术主要研究范围包括：系统总体技术，分布系统集成框架技术，实时、分布网络与数据库技术，基于面向对象的分布系统建模与验模技术，可视化、多媒体化及灵镜化技术的应用，分布并行仿真算法与软件等。
分布交互仿真系统除了具有分布性、交互性的特点外，还有以下特点：
1. 实时并发性 人在回路的仿真系统和实物接入的仿真系统都要求实时，要能实时传送语音和视频信息，对分布在不同地点、不同层次的仿真对象进行并发运行。
2. 灵活性 系统功能可按模块结构单元分割，系统单元可容易地从系统网络中移出或加入，易于动态管理，组合成不同的仿真任务。
3. 可靠性 系统按功能分割，各子模块或子系统可靠性容易保证，当某一部分出现故障时，不影响整个系统。
[国外概况]
80年代初，美国国防高级研究计划局和美国陆军共同制定了一项合作研究计划，即开发一个称为SIMNET的大规模交互战斗仿真网络，将分散在各地的多个地面车辆（坦克、装甲车）仿真器用计算机网络联系起来，用于对坦克乘员（以后推广到包括固定翼飞机和直升机驾驶员）和分队指挥员进行战术训练，也可以对单个武器系统的性能进行研究和评估，从而开创了分布交互仿真技术发展的新阶段。SIMNET的特征是以分布式交互仿真、计算机综合形成的三维环境和虚拟战斗把成千上万的战斗人员“浸入”到一种由计算机产生的灵镜电子战场。到1990年，这个系统包括了约260个地面装甲车辆仿真器和飞机飞行模拟器，以及通讯网络、指挥所和数据处理设备，这些设备分布在美国和德国的11个城市。
在完成了SIMNET项目之后，美国陆军又于1992年提出了CCTT（近战战术训练系统），耗资10亿美元。它将利用许多先进的主干光纤网络进行分布式仿真，通过局域网和广域网连接从韩国到欧洲的大约65个工作站，各站之间可迅速传送模型和数据，组建成一个虚拟作战环境。系统中有艾布拉姆斯坦克、布雷德利战车等武器系统的仿真器，使士兵能在虚拟的动态的地形中进行作战。系统中使用的计算机包括IBM-RISC-6000R处理器，AIX操作系统和苏塞尔兰德公司生产的ESIG2000处理器。CCTT将在地理上分散处于各个学校、战术分队中的许多模拟器组成到一个人机交互的环境里，并以当前的武器系统、配置及战术原则为基础。
美国空军飞行动力学实验室的多机空战仿真系统，采用分布式联网技术，共有10架模拟飞机同时飞行，其中6架是有人驾驶的飞行模拟器，4架是数字式飞机（即计算机控制的飞机）。这个多机空战仿真系统的主要研究目的有两个：一是将飞机的飞行、火控航空电子系统进行综合研究，二是研究协同空战战术。美国波音飞机公司军机分部建立的实时空战环境仿真系统，除了多架有人驾驶飞行模拟器和数字飞机外，在网上还连着地面威胁环境、空中威胁环境（主要指导弹武器）、背景干扰等仿真模块。
分布交互仿真技术近年来获得了飞速的发展，成为仿真领域最活跃的研究方向。到目前为止，已经建成了许多分布交互仿真系统。分布交互仿真技术是一门新兴的综合技术，涉及当代信息技术的前沿，如计算机硬件技术、网络与通信技术、数据库技术、多媒体技术、人工智能和灵镜技术等等，分布交互仿真技术随着这些技术的发展而发展，并不断完善。包含人在回路仿真的分布交互仿真要求实时传输和显示语音、图像和视频信息，传输延时不能超过一定的时限，否则会影响逼真效果，因此，要求网络有高的带宽和高的传输速度。为了减少网上各接点之间交换的信息量，采用了DR算法，从而降低对网络通信带宽和容量的要求。DR算法的基本思路是对网络通信中的参数在源节点进行监测，若该参数值无变化则不进行传输，只有当参数值更新超过一定值后，才上网进行传输。采用DR算法可以大量减少通信量。
目前正在研究的公认为最有前途的宽带通信网是ATM（异步传输方式）网络。分布交互仿真采用网络将分布在不同地点的仿真器连接起来，网络按地域、功能结构不同可以分成局域网、广域网。同一层次的、距离较近的仿真节点可以连成局域网，远距离仿真采用网际互连，建立广域网，采用光纤或卫星通信。ATM网络能很好地满足分布交互仿真的要求，它能传输多媒体信息，带宽有伸缩性，协议是透明的，而且传输速度高。ATM网技术支持广域网和局域网，能够传输数据、语音和视频信号。因此，ATM网十分适合分布交互仿真技术。
网络采用光纤通信，它具有抗干扰、抗截获的能力，而且信息容量大和传输效率高，对实现综合传输多种数据和信息，实现实时传输具有重要意义。
分布交互仿真中要用到大量不同类型的数据，如飞机、导弹、坦克、车辆等武器的图形，现场位置信息、兵力、地图数据、现场数据、分析数据等，这些数据必须能快速获取，正确处理与显示，这些都依赖分布式数据库管理系统。数据库可以提供所需的各种数据，并对它们进行有效的管理，保证它们的安全性、完整性、一致性和有效性。因此，需要研究按不同数据类型分别建立数据库、语音库、图形库、图像库，同时考虑数据的分布性，采用统一的数据表示形式。
由于分布交互仿真要把分布在不同地点、不同层次的局中人及相关的软硬件设备联系在一起交互地进行仿真，因此，友好的人机界面是至关重要的。人是通过各种感官综合地传递和接收信息，为了缩短信息的传递时间，提高传递效率，必须针对人的特点使用多维化信息，实现信息表达的人格化。因此，需要基于多媒体技术的灵镜技术来支持新的人机界面，它能提供一个由计算机合成的三维环境，使参与者产生身临其境的感觉。当用户是处在分布式的应用环境时，就需要有一种分布式的虚拟环境产生器，目前发展基于客户──服务器的分布式虚拟环境产生器，它适用于多用户的分布式的仿真环境，个别虚拟环境产生器发生故障也不会影响系统继续正常工作。
分布交互仿真技术的基本思想是通过建立一致的标准通信接口来规范异构的仿真系统之间的信息交换，通过计算机网络将位于不同地理位置上的仿真系统连接起来，构成一个综合作战环境。以前采用的建立在IEEE1278-2.X系列标准上的分布交互仿真，在技术和体系结构方面显示出一定的局限和不足。因此，1996年8月，美国国防部正式颁布了针对建模与仿真领域的通用技术框架，该框架由任务空间概念模型、高级体系结构和一系列的数据标准组成。
高级体系结构是这个通用技术框架的核心内容。它的目的是便于更广泛类型的仿真应用之间及其与C4I系统之间的互操作，便于仿真系统和仿真部件的重复使用，力图解决分布交互仿真未能解决的多类仿真系统之间的互操作问题。高级体系结构主要由3部分组成：规则、对象模型模板和接口规范说明。在高级体系结构中，为实现某种特定的仿真目的而组织到一起，并能够彼此进行交互作用的仿真系统、支撑软件和其它的相关部件构成了一个联邦，联邦成员还包括联邦成员管理器、数据收集器、真实的实体代理仿真或观察器等。各个联邦成员间的交互作用是通过高级体系结构中的运行时间支撑系统提供的服务来实现的，即在一个联邦的执行过程中，所有的联邦成员应该按照高级体系结构的接口规范说明所要求的方式同运行时间支撑系统进行数据交换，实现成员间的交互作用。高级体现结构的基本思想就是使用面向对象的方法设计
[影响]
设计一个高性能、高可靠性的武器系统，需要考虑武器本身、战场环境、使用条件等多种因素，并提出武器性能指标，这是一项十分复杂的工作。若象以前那样采用单独仿真的方法，孤立地研究一种武器系统，已不可能满足未来战争对武器系统的要求。在制定武器研制计划前，利用分布交互仿真对武器系统的设计方案、战术、性能合理性进行检验，即利用计算机软件作出武器原型，对其进行反复实验、修改，直到满足要求，这样就可避免在武器研制过程中出现过多的改变，甚至是重新从头开始的情况发生。因此，分布交互仿真技术能缩短武器系统的研制周期，降低成本，使武器系统的性能更接近实战的要求。据美国陆军统计，在M-1改型坦克的研制中，若采用实际样机试验
