面向服务的云仿真平台基础支持仿真软件研究
发布时间：2021-11-07 23:51
复杂工程仿真验证是降低研发成本、提高工程质量、加快研发进度的重要手段,仿真软件平台是仿真技术的基本保证,云计算为仿真技术的变革提供了新的动力。本文将云计算技术与计算机仿真技术相结合,在充分剖析开源仿真软件SCILAB/XCOS基础上,面向航天系统仿真应用,开发了面向服务的航天系统应用的云仿真平台和软件。在本研究中主要完成了如下工作:（1）云仿真平台的构建,立足于面向服务的架构,整合多种仿真资源,对应用于航天系统的云仿真平台的进行设计,合理调度资源池,并基于Docker的虚拟化实现云仿真平台的构建工作。（2）在充分剖析仿真软件SCILAB/XCOS基础上,构建并添加航天系统仿真功能包,基于众多开源矩阵计算库设计并完成仿真软件空间智能机器人操作系统（SiROS）软件的研发,能够实现对常规航天模拟任务的仿真推演。（3）基于SiROS软件接口实现核心仿真计算功能,采用Swing Java和JGraphx技术设计并实现了SiROS仿真推演人机交互功能,能够实现航天仿真任务可视化操作。基于上述工作,本文初步实现了面向服务的航天系统云仿真平台以及基础支持仿真软件的基本功能,对航天器简单的在轨运行,仿...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
面向服务的云仿真系统组成图
中北大学学位论文10推演与虚拟实验平台。云平台的硬件及网络环境的物理规划设计如图2-2所示。图2-2硬件物理结构及网络环境示意图Fig2-2Schematicdiagramofhardwarephysicalstructureandnetworkenvironment数据集群是基于Hadoop的数据库云服务系统。数据集群中的模型数据和核心算法程序由分布式文件系统HDFS进行管理，仿真任务推演产生的仿真结果数据由非结构化数据库HBase储存管理，而仿真任务所需的事务类数据由MySQL通用关系型数据库进行存储和操作。这样的设计使得数据的管理既统一又高效[36]，可充分发挥不同数据库针对不同类型数据的管理和储存优势，为用户终端的仿真任务推演开放良好的基础数据获取性能。计算集群是以PaaS模式为架构搭建的私有云，以资源服务的形式为用户提供诸如建模仿真工具（包括仿真算法、仿真引擎和仿真模型）和可视化仿真演示等功能服务，以实现仿真资源的共享与重用。计算集群遵照面向服务、开放、开源的平台设计理念，满足不同建模仿真用户的需求，实现多学科复杂建模的高效仿真任务。
中北大学学位论文11图2-3SOA云仿真系统平台的物理结构Fig2-3PhysicalstructureofSOAcloudsimulationsystemplatform数据集群和计算集群两者的高效组合以及与仿真用户终端形成了如图2-3所示的面向服务的云仿真平台的物理架构模型。2.2.2软件架构及环境配置云平台的系统软件基于“Xenserver＋Linux＋Docker＋Hadoop＋App”等多种开源软件体系结构[37]，能适应于大部分的硬件环境，且能够进行多维度的硬件资源扩展，能够随着使用范围的扩大而不断更新硬件条件。平台采用此架构能够发挥云计算技术中的性能特性，解决在实际仿真推演中系统对各部分的资源分配管理难题，能够满足使用者不同的仿真任务需求，使得用户不再考虑底层的问题而专注于自身科研算法的创新与开发。从云计算体系架构的角度来看，面向服务的云仿真平台综合考虑了系统应用的运行要求，因此在结合了仿真任务推演的各个业务环节的应用特点后，对不同的业务环节采用了不同形式、不同等级的虚拟化、资源池化策略[38]；平台的服务策略不仅包含了常见的IaaS、PaaS、SaaS，更创新性的采用了数据储存即服务（DSaaS）的框架。云平台中系统软件架构如图2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电信运营商数据库PaaS云平台研究与实现[J]. 司炜. 中国新通信. 2020(04)
[2]基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J]. 王金宇,曹继睿. 科技经济导刊. 2019(29)
[3]HOS:一种基于HBase的分布式存储系统设计与实现[J]. 季一木,张宁,尧海昌,李奎,李航,刘尚东,王汝传. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(05)
[4]基于SaaS模式的中子学计算云平台设计与实现[J]. 李中阳,吴斌,俞盛朋,郝丽娟,宋婧,龙鹏程,吴宜灿. 核技术. 2019(10)
[5]基于HDFS的高校教学实践信息资源整合系统设计[J]. 黄丽娟,邹文君,吴凡. 现代电子技术. 2019(19)
[6]空间碎片环境动态可视化软件开发[J]. 刘磊,桑吉章,雷祥旭,李怀锋,贺东雷. 测绘地理信息. 2019(05)
[7]基于Web仿真的Windows交互式操作实践研究[J]. 崔青,石刚,刘淑娴,王崇国. 数字技术与应用. 2019(09)
[8]基于多核调度的实时仿真平台架构研究[J]. 佟佳慧,刘金,张津源,张永祥. 系统仿真学报. 2019(08)
[9]航行速度的非线性建模与仿真研究[J]. 魏文英,潘宝柱,杨翠. 舰船科学技术. 2019(14)
[10]基于联合文件系统的Docker容器迁移方案[J]. 包振山,陈振,张文博. 北京工业大学学报. 2019(08)
博士论文
[1]仿真模型可移植性规范的多核并行化研究[D]. 苏年乐.国防科学技术大学 2010
[2]基于SOA的建模与仿真框架及仿真服务发现技术研究[D]. 宋莉莉.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于BIM技术的桥梁工程参数化建模及二次开发应用研究[D]. 沙名钦.华东交通大学 2019
[2]基于SOA的医院信息集成管理平台[D]. 沈奕.浙江工业大学 2019
[3]基于Scilab和Xcos的在轨服务对象轨道外推研究[D]. 代曾.中北大学 2019
[4]基于Java的超市管理软件系统的设计与实现[D]. 聂兆慈.黑龙江大学 2018
[5]面向M2M应用的混合多业务资源调度算法的研究[D]. 凤菲菲.电子科技大学 2018
[6]适用于微服务架构的企业应用部署平台研究[D]. 马恒.郑州大学 2018
[7]模块化方法在企业软件实施中的应用与研究：M海运公司“智通”项目为例[D]. 王子涵.浙江工业大学 2017
[8]基于GNU Radio的图形化雷达仿真系统设计[D]. 晋良银.西安电子科技大学 2017
[9]基于数据分发服务的多学科流程分布式调度研究[D]. 宋健.华中科技大学 2017
[10]基于Docker的私有云主机系统研究与实现[D]. 高原.电子科技大学 2017
本文编号：3482618
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
面向服务的云仿真系统组成图
中北大学学位论文10推演与虚拟实验平台。云平台的硬件及网络环境的物理规划设计如图2-2所示。图2-2硬件物理结构及网络环境示意图Fig2-2Schematicdiagramofhardwarephysicalstructureandnetworkenvironment数据集群是基于Hadoop的数据库云服务系统。数据集群中的模型数据和核心算法程序由分布式文件系统HDFS进行管理，仿真任务推演产生的仿真结果数据由非结构化数据库HBase储存管理，而仿真任务所需的事务类数据由MySQL通用关系型数据库进行存储和操作。这样的设计使得数据的管理既统一又高效[36]，可充分发挥不同数据库针对不同类型数据的管理和储存优势，为用户终端的仿真任务推演开放良好的基础数据获取性能。计算集群是以PaaS模式为架构搭建的私有云，以资源服务的形式为用户提供诸如建模仿真工具（包括仿真算法、仿真引擎和仿真模型）和可视化仿真演示等功能服务，以实现仿真资源的共享与重用。计算集群遵照面向服务、开放、开源的平台设计理念，满足不同建模仿真用户的需求，实现多学科复杂建模的高效仿真任务。
中北大学学位论文11图2-3SOA云仿真系统平台的物理结构Fig2-3PhysicalstructureofSOAcloudsimulationsystemplatform数据集群和计算集群两者的高效组合以及与仿真用户终端形成了如图2-3所示的面向服务的云仿真平台的物理架构模型。2.2.2软件架构及环境配置云平台的系统软件基于“Xenserver＋Linux＋Docker＋Hadoop＋App”等多种开源软件体系结构[37]，能适应于大部分的硬件环境，且能够进行多维度的硬件资源扩展，能够随着使用范围的扩大而不断更新硬件条件。平台采用此架构能够发挥云计算技术中的性能特性，解决在实际仿真推演中系统对各部分的资源分配管理难题，能够满足使用者不同的仿真任务需求，使得用户不再考虑底层的问题而专注于自身科研算法的创新与开发。从云计算体系架构的角度来看，面向服务的云仿真平台综合考虑了系统应用的运行要求，因此在结合了仿真任务推演的各个业务环节的应用特点后，对不同的业务环节采用了不同形式、不同等级的虚拟化、资源池化策略[38]；平台的服务策略不仅包含了常见的IaaS、PaaS、SaaS，更创新性的采用了数据储存即服务（DSaaS）的框架。云平台中系统软件架构如图2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电信运营商数据库PaaS云平台研究与实现[J]. 司炜. 中国新通信. 2020(04)
[2]基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J]. 王金宇,曹继睿. 科技经济导刊. 2019(29)
[3]HOS:一种基于HBase的分布式存储系统设计与实现[J]. 季一木,张宁,尧海昌,李奎,李航,刘尚东,王汝传. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(05)
[4]基于SaaS模式的中子学计算云平台设计与实现[J]. 李中阳,吴斌,俞盛朋,郝丽娟,宋婧,龙鹏程,吴宜灿. 核技术. 2019(10)
[5]基于HDFS的高校教学实践信息资源整合系统设计[J]. 黄丽娟,邹文君,吴凡. 现代电子技术. 2019(19)
[6]空间碎片环境动态可视化软件开发[J]. 刘磊,桑吉章,雷祥旭,李怀锋,贺东雷. 测绘地理信息. 2019(05)
[7]基于Web仿真的Windows交互式操作实践研究[J]. 崔青,石刚,刘淑娴,王崇国. 数字技术与应用. 2019(09)
[8]基于多核调度的实时仿真平台架构研究[J]. 佟佳慧,刘金,张津源,张永祥. 系统仿真学报. 2019(08)
[9]航行速度的非线性建模与仿真研究[J]. 魏文英,潘宝柱,杨翠. 舰船科学技术. 2019(14)
[10]基于联合文件系统的Docker容器迁移方案[J]. 包振山,陈振,张文博. 北京工业大学学报. 2019(08)
博士论文
[1]仿真模型可移植性规范的多核并行化研究[D]. 苏年乐.国防科学技术大学 2010
[2]基于SOA的建模与仿真框架及仿真服务发现技术研究[D]. 宋莉莉.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于BIM技术的桥梁工程参数化建模及二次开发应用研究[D]. 沙名钦.华东交通大学 2019
[2]基于SOA的医院信息集成管理平台[D]. 沈奕.浙江工业大学 2019
[3]基于Scilab和Xcos的在轨服务对象轨道外推研究[D]. 代曾.中北大学 2019
[4]基于Java的超市管理软件系统的设计与实现[D]. 聂兆慈.黑龙江大学 2018
[5]面向M2M应用的混合多业务资源调度算法的研究[D]. 凤菲菲.电子科技大学 2018
[6]适用于微服务架构的企业应用部署平台研究[D]. 马恒.郑州大学 2018
[7]模块化方法在企业软件实施中的应用与研究：M海运公司“智通”项目为例[D]. 王子涵.浙江工业大学 2017
[8]基于GNU Radio的图形化雷达仿真系统设计[D]. 晋良银.西安电子科技大学 2017
[9]基于数据分发服务的多学科流程分布式调度研究[D]. 宋健.华中科技大学 2017
[10]基于Docker的私有云主机系统研究与实现[D]. 高原.电子科技大学 2017
本文编号：3482618
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