分布式通航枢纽系统仿真框架研究

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通航枢纽是水路运输的重要交通节点,也是影响水路交通的重要因素。近年来,随着大量通航枢纽的建设,通航枢纽对船舶通过能力、区域航运规划等方面的影响日益突出。因此,研究通航枢纽运行特征成为当前的热点问题。在众多传统的研究方法中,借助系统仿真模拟通航枢纽的运行和调度过程是被运用最多的方法。但当前水上交通仿真系统大多是单一的个体,是开发者为满足某种特定的需求设计的,在面对规模复杂的仿真问题时,可能无法达到理想的效果。未来随着仿真需求的不断变化,可能要对整个系统的架构甚至程序进行修改,这将给我们的研究带来很多不便。  本文从通航枢纽仿真需求出发,采用分布式仿真架构对通航枢纽仿真系统进行框架设计。为满足仿真系统面向工程应用,保证系统的适应性、灵活性、交互性和重用性,论文在仿真系统的设计中采用了基于HLA(高层体系结构)的分布式仿真框架。  论文面向通航枢纽系统仿真的需求,首先,系统的分析了通航枢纽的系统组成及其要素特征。在此基础上,设计了基于HLA的分布式通航枢纽系统仿真框架,将联邦的组成划分为船闸调度仿真邦员、航路网络仿真邦员、交通流仿真邦员、环境邦员、仿真评价邦员和仿真运行管理邦员六个部分,各邦员都是独立的子系统,承担着各自的仿真任务,因此,搭建的分布式通航枢纽仿真系统具有良好的可扩展性和重用性。然后,建立了分布式环境下通航枢纽仿真的基本模型。通航枢纽系统的组成包括船舶交通流、船闸、航道、通航环境等诸多要素,本文基于系统仿真基本需求,选取部分组成要素,建立了船闸调度仿真模型、航路网络模型和通航枢纽交通流仿真模型,并对仿真中所用的算法进行详细设计。仿真模型的建立为仿真平台的实现打下了基础。最后,初步实现了仿真平台的开发。根据联邦对象模型和仿真对象模型确定联邦成员的交互信息,在分布式仿真模型的基础上,实现了船闸调度、交通流仿真及航路网络仿真邦员的开发,基本实现各联邦成员的互联。  本研究实现了通航枢纽仿真平台原型系统的设计和开发,它是基于HLA的分布式仿真框架首次在通航枢纽仿真中的运用,未来可以为其他水上交通分布式仿真系统的设计提供参考。同时,分布式仿真技术的引入,改善了当前的通航枢纽仿真环境,提高了仿真的规模和真实性,为更好的研究通航枢纽的规划和设计提供了新的方法。
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