目前,高层体系结构(High Level Architecture,HLA)技术已相当成熟,并在分布式仿真领域得到广泛应用,时间管理是其中的关键技术。但是由于RTI(RunTime Infrastructure)与仿真时间的紧耦合,时间管理服务的实际应用遇到了严重挑战,特别是随着分布式仿真规模的不断扩大,采用时间管理的仿真应用存在性能降低、互操作性差等弊病。为了避免这些问题,“千年挑战2002(MillenniumChallenge 2002,MC02)”、“城市联合作战(Joint Urban Operations,JUO)试验”等大规模仿真系统没有使用RTI中的时间管理服务,而这就容易引起仿真消息间因果序异常的发生。论文针对目前HLA中时间管理存在的问题,以分布式仿真的层次式结构为基础,在作为中间件的支撑平台中引入了因果时间,提出了因果时间与仿真时间分离的方法,并对不同体系结构中消息序管理协议进行了深入研究,其主要工作和创新点包括:1、针对现有HLA体系结构中支撑平台和仿真时间紧耦合的问题,论文在对分布式系统中的逻辑时间进行深入研究的前提下,将对联盟透明而能保证消息因果序传输的因果时间引入到支撑平台中,提出了一种层次式、模块化的体系结构(称为多层体系结构,Multi-Layer Architecture MLA),在该体系结构不同层次的消息传递中完成数据的封装与拆封,从而有助于实现分布式仿真中各种功能的分离。MLA层次结构的主体是消息传输支撑平台(Message Transport Infrastructure,MTI),它作为中间件执行与RTI基本一致的功能,但是MTI使用因果时间为其上的仿真系统提供保证消息因果关系的服务;而联盟可以根据需要利用仿真时间的同步策略保证仿真系统与现实系统具有同样的时序,实现仿真时间推进功能。这种因果时间和仿真时间分离的策略,可以实现仿真组件的自治性,提高仿真实体之间的并发,进而能够适合大规模仿真应用的需求。MLA还有助于实现模型、盟员、联盟等不同层次组件的可重用。2、针对client-server结构分布式仿真中时间管理存在的问题,论文首先对使用MTI服务器的分布式仿真进行了结构分析,然后在网络可靠、有序的前提下,提出了在MTI中保持先来先服务(First Come First Service,FCFS)队列的方法,并且给出了该方法可以避免因果异常的形式化证明。采用该方法的消息序管理协议不仅能够保证消息的因果序传输,避免死锁,而且在性能上有明显的提高。3、在peer-to-peer结构的分布式仿真中,论文首先分析了采用分布式MTI时消息间因果异常产生的条件:仿真节点间消息传递的直接路径和间接路径并存,然后基于爱因斯坦-闵可夫斯基的相对论时空观,提出了基于公布订购关系的向量时钟管理方法:本地MTI组件对其中可能发生因果异常的消息进行监控,并对先收到的结果信息进行缓存,直到其所有原因消息都被提交给盟员后才提交该结果消息。这种方法既能够避免因果异常,又能够有效地提高盟员间的并行度,从而提高分布式仿真的性能。4、在混合体系结构的分布式仿真中,为了支持联盟在大规模分布式仿真中的互操作和重用,论文首先提出了一种基于盟员代理的层次式联盟群(HierarchicalFederation Community,HFC)的实现结构;然后,针对联盟群中消息的因果关系难以保证的问题,提出了一种基于分而治之方法的似然时标系统,以保证联盟群中消息间的因果关系,并给出了一种能够在层次式结构的联盟群中有序地提交消息的协议。经验证表明,该时标系统不仅正确可靠,而且具有性能提高、信息局部隐藏等优点,同时在层次式联盟群的结构下实现了对不同消息序管理机制的异构联盟之间互操作的支持。5、为实现基于MLA仿真应用的高效开发,论文描述了基于Agent的建模方法,同时给出了MLA和消息因果序的适用范围、应用方法和范例。