等离子通信仿真平台的分布式架构设计

摘要

飞行器在临近空间高速飞行过程中，其表面会产生等离子体鞘套。此鞘套对电磁波传播、天线辐射特性等产生负作用，严重影响到飞行器与地面控制系统之间的通信。因此，对等离子通信进行深入研究，设法减弱或者消除等离子体鞘套的影响，以保证临近空间飞行器与地面控制系统间的正常通信是很有必要的。等离子通信研究需要进行跨领域、跨专业、高资源耗费的多种仿真，并且各仿真间需要进行繁琐的数据解析和格式转换。本文致力于提供一个等离子通信的综合仿真平台架构，将多个领域的仿真算法集成在系统中完成多种仿真的联合计算，并采用分布式来缓解仿真计算对单个计算机的负载，提高系统的仿真效率。
　　本文提出了等离子通信仿真平台分布式架构。系统分为主控端、仿真端和数据端三个分系统，各分系统之间通过中间件完成各物理层之间的透明通信，并隐藏网络中操作系统及底层通信协议的异构性。系统的中间件位于各分系统的业务逻辑层之下、操作系统之上。本文将中间件分为上层和下层。中间件的上层向各分系统业务逻辑层提供服务，完成与业务逻辑层的衔接。其中，主控端的中间件上层主要完成对仿真任务的透明分配与服务器的负载均衡，同时完成对任务参数数据、中间状态、结果数据的传递；仿真端的中间件上层主要完成仿真任务的分发和仿真数据的传递；数据端的中间件上层则完成数据参数和文件参数的永久保存和查询修改相关服务。中间件的下层完成底层通信的封装，通信采用TCP协议，以保证数据的正确可靠通信。对于透明发现服务器功能，由于涉及到消息的广播，则采用UDP协议。底层的消息格式采用XML可扩展标记语言格式，以正确界定消息边界。
　　本文完成了等离子通信仿真平台的分布式架构，并做了DEMO实现。经过测试表明，本平台有效完成了跨领域仿真算法的综合调度及基于局域网的分布式仿真，对仿真数据的存储、查询和分析都是有效的。与单机仿真系统相比，平台系统的仿真效率有了明显提高。因此，本文为临近空间飞行器等离子通信研究人员的等离子通信仿真工作提供了便利，为研究人员的研究工作提供数据分析的参考意见。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

目录

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 相关领域研究现状

1.3 选题意义

1.4 本文组织结构

第二章 软件架构相关理论与技术

2.1 软件架构

2.2 软件架构与设计模式

2.3 多层体系结构

2.3 分布式架构技术

第三章 需求分析

3.1 研究目标

3.2 研究内容

3.3 需求分析

3.4方案分析

第四章 架构设计

4.1 初步架构

4.2 细化架构

第五章 架构的实现

5.1 展示层

5.2 主控机逻辑层的实现

5.3 主控机中间件的实现

5.4 底层socket实现

5.5 仿真服务器业务逻辑层的实现

第六章 架构的测试

6.1 测试的意义

6.2 测试设计

6.3 测试环境

6.4 功能测试

第七章 工作总结与展望

7.1 工作总结

7.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果