虚拟地理环境中基于多Agent的数据和计算协同研究

论文摘要

协同虚拟地理环境作为一个新的研究方向，其多维多感知的虚拟环境更加符合人类空间认知特点，分布式的系统结构又为专家、政府人员以及民众等提供了交流、研讨甚至决策的理想平台，协同工作机制则保证了交流交互过程中的有序性。这些基本特性使得协同虚拟地理环境自然成为虚拟地理环境发展的重要方向。与一般虚拟环境所具有的沉浸感、交互性、信息集中和智能性四大特性相比，协同虚拟地理环境还具有分布式、共享性、多用户参与、协同性等特性。 多用户的协同机制，包括多用户之间的通信、数据、计算协同控制等是目前研究的焦点问题。目前国内外对协同虚拟地理环境的多用户参与协同所涉及的一些问题(如开放系统结构、分布资源协同、多用户协同控制机制以及网络瓶颈限制等)未进行系统分析和提出切实可行的解决方案。本着学科交叉的思想和原则，借助其他领域的技术和方法，本文首先建立协同虚拟地理环境的多Agent系统和多用户协同控制模型，并设计动态群组算法来求解协同任务，接着分别从数据协同、计算协同、实时协同环境几方面开展深入研究，最后结合一个应用案例建立原型系统并验证了上述理论和技术方案的可行和正确性。论文主要研究工作如下： 1) 由于多用户可能处于各种异构的环境下，且具有动态加入和离开系统环境的特性，为了使协同交互控制更加灵活有效，在分析现有协同模型的基础上，本文建立协同虚拟地理环境的多Agent系统，并利用Agent之间信息交互集中和对等通信两种模式的优点，设计了混合协同控制模型，即部分Agent间可以直接通讯，部分Agent间通过转发进行通讯，从而既能够减轻服务器的负担，也能实现高效的资源管理和搜索，以适用复杂的应用环境。此外本文也设计一个动态群组算法来组织和控制不同的Agent协同完成任务。 2) 针对异构数据源和异构地理信息处理环境下的数据共享问题，本文对协同虚拟地理环境内常见的数据类型和特点进行分析，进而基于混合协同控制模型，采用Agent技术，开展协同功能模型设计、数据访问并发控制、多服务器协同、以及数据搜索机制研究，建立虚拟地理环境数据协同服务，把整个系统内部可以共享的数据管理起来，逻辑上整合在一起形成一个虚拟数据库，提供给用户使用，实现异构数据的互连、互操作和协同工作。 3) 针对集中服务器模式容易受到带宽、时间及流动性的限制，从而影响数据传输效率的问题，本文根据协同虚拟地理环境多用户参与特点，分析了协同虚拟地理环境主要数据类型的传输特点，针对异步同时协同模式对数据协同的要求，基于混合协同控制模型和对等服务思想，设计了两种数据传输模型，一是数

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图索引
• 表索引
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 协同虚拟地理环境研究现状
• 1.2.1 技术发展历程
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国外研究现状
• 1.3 本文重点研究的问题
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 论文的章节安排
• 第二章 CVGE与相关技术综述
• 2.1 协同虚拟环境
• 2.1.1 CVE基本概念和特征
• 2.2.2 CVE研究机构和研究项目
• 2.2 Agent技术
• 2.2.1 Agent基本概念和特征
• 2.2.2 多Agent系统
• 2.2.3 Agent技术在地学领域的应用
• 2.3 网格服务
• 2.3.1 网格概念及发展
• 2.3.2 网格计算的分类
• 2.3.3 网格研究现状
• 2.4 P2P技术
• 2.4.1 P2P基本概念
• 2.4.2 P2P系统网络结构
• 2.4.3 P2P应用现状
• 2.5 信息技术对CVGE的贡献
• 2.5.1 CVGE与协同虚拟环境
• 2.5.2 多Agent系统和CVGE
• 2.5.3 网格和CVGE
• 2.5.4 P2P和CVGE
• 第三章 协同虚拟地理环境的多Agent系统研究
• 3.1 MAS和CVGE协同模型
• 3.1.1 常用协同模型
• 3.1.2 基于Agent的地学协同模型
• 3.1.3 CVGE协同存在的一些问题
• 3.1.4 基于MAS的CVGE协同
• 3.2 协同虚拟地理环境的多Agent系统
• 3.2.1 CVGE系统的层次体系结构
• 3.2.2 MAS系统设计
• 3.2.3 基于Agent的混合协同控制模型
• 3.3 动态群组算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 CVGE数据协同服务模型
• 4.1 数据共享与数据协同
• 4.1.1 数据共享
• 4.1.2 数据协同
• 4.2 CVGE数据
• 4.3 数据协同
• 4.3.1 数据协同模型
• 4.3.2 数据访问并发控制
• 4.3.3 多服务器协同
• 4.3.4 实施机制
• 4.4 数据传输
• 4.4.1 静态数据分发
• 4.4.2 即时数据传输
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于网格的CVGE计算服务
• 5.1 CVGE计算模式
• 5.1.1 数据协同
• 5.1.2 地学模型集成
• 5.1.3 计算力资源
• 5.2 基于网格的CVGE计算服务
• 5.2.1 计算服务体系框架
• 5.2.2 运行机制
• 5.2.3 逻辑服务管理
• 5.3 分布式计算服务
• 5.3.1 分布式计算
• 5.3.2 Jini技术
• 5.3.3 JavaSpaces
• 5.3.4 ComputeFarm
• 5.3.5 分布式计算服务
• 5.4 移动Agent计算服务
• 5.4.1 移动Agent
• 5.4.2 基于移动Agent的分布计算模型
• 5.4.3 移动Agent应用于CVGE中的优势
• 5.4.4 移动Agent计算服务
• 5.5 本章小结
• 第六章 协同地理场景建模
• 6.1 三维地理场景建模
• 6.1.1 场景模型类型
• 6.1.2 场景建模
• 6.1.3 场景优化和管理技术
• 6.2 分布式地形实时漫游
• 6.2.1 虚拟地形环境
• 6.2.2 数据预处理
• 6.2.3 地形可视化数据流程
• 6.2.4 地形场景简化算法
• 6.3 多用户交流交互模式
• 6.3.1 人机交互模式
• 6.3.2 交流交互手段
• 6.3.3 多媒体实时交互
• 6.4 多用户视频协同
• 6.4.1 视频交互模式
• 6.4.2 视频协同管理
• 6.4.3 视频数据传输
• 6.5 本章小结
• 第七章 系统原型及初步实验
• 7.1 项目背景
• 7.2 系统原型设计和实现
• 7.2.1 实验系统建设的目标
• 7.2.2 系统功能结构设计
• 7.3 虚拟地理场景
• 7.3.1 可视化程序设计
• 7.3.2 地理场景数据分发实验
• 7.3.3 地理场景实时漫游实验
• 7.4 视频协同和场景协同
• 7.4.1 视频图像压缩
• 7.4.2 多播树模拟实验
• 7.4.3 视频协同
• 7.4.4 场景协同
• 7.5 网格服务
• 7.5.1 基本网格服务
• 7.5.2 分布式计算服务
• 7.5.3 Agent计算服务
• 第八章 结论与展望
• 8.1 论文工作总结
• 8.2 论文主要创新点
• 8.3 不足与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的主要学术论文
• 攻读博士期间参加的主要科研项目
• 致谢