計(jì)算機(jī)專業(yè)生成兵力的組

1、1.1.1計(jì)算機(jī)生成兵力的組成CGF 仿真系統(tǒng)是通過建立系統(tǒng)、環(huán)境、過程或現(xiàn)象的模型(物理模型、數(shù)學(xué)模型或其它邏輯模型 )，再按時(shí)間來實(shí)現(xiàn)所建立的模型。其一般原理框圖24 如圖2-1 所示：實(shí)體動(dòng)態(tài)模型武器系統(tǒng)模型平臺動(dòng)態(tài)模型實(shí)體狀態(tài)和行為接口平臺控制器戰(zhàn)場實(shí)體動(dòng)作執(zhí)行自治行為產(chǎn)生戰(zhàn)作戰(zhàn)規(guī)則庫動(dòng)作規(guī)則場目標(biāo)探測態(tài)勢戰(zhàn)術(shù)知識庫戰(zhàn)術(shù)決策環(huán)境數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)操作員系統(tǒng)CGF 操作員界面圖 2-1 CGF 原理框圖Figure 2-1 The diagram of CGFCGF 系統(tǒng)主要分為實(shí)體動(dòng)態(tài)模型、 自治行為產(chǎn)生和操作員控制 3 個(gè)部分 21。實(shí)體動(dòng)態(tài)模型包括平臺動(dòng)態(tài)模型和武器系統(tǒng)模型， 其功能主要是體

2、現(xiàn)實(shí)體的物理行為特性，是我們在 CGF 系統(tǒng)的人機(jī)交互界面所能看到的實(shí)體的行為動(dòng)作。自治行為產(chǎn)生部分的工作是根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢、 戰(zhàn)術(shù)知識庫和作戰(zhàn)規(guī)則庫實(shí)時(shí)地作出戰(zhàn)術(shù)決策，并給實(shí)體動(dòng)態(tài)模型發(fā)出相應(yīng)的命令和控制信號， 如平臺加速、 武器開火等，自治行為相當(dāng)與 CGF 系統(tǒng)的“大腦”，執(zhí)行 “思考”的過程 27。CGF 操作員界面用于對 CGF 系統(tǒng)的管理和控制， 包括分配任務(wù)、初始化、啟動(dòng)和干預(yù) CGF 實(shí)體的自治行為。1.1.2計(jì)算機(jī)生成兵力體系結(jié)構(gòu)一般而言，體系結(jié)構(gòu)是指一個(gè)系統(tǒng)中構(gòu)件的組織結(jié)構(gòu)、 構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及支配系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 演化的原則和方針。 依據(jù) CGF系統(tǒng)的原理，為建立一個(gè)完善、計(jì)算

3、機(jī)資料復(fù)雜、豐富的 CGF仿真系統(tǒng)，應(yīng)遵循了如下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則2829 ：（1）可伸縮性。能夠靈活的控制仿真系統(tǒng)的規(guī)模， 當(dāng)系統(tǒng)功能需要擴(kuò)展時(shí)，不需要對系統(tǒng)框架進(jìn)行修改，就能夠?qū)⒁呀?jīng)開發(fā)好的仿真資源加到自己的系統(tǒng)中，或者對系統(tǒng)的部分功能和模塊進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)充和完善；當(dāng)系統(tǒng)的部分功能不再需要時(shí)， 能夠?qū)⑵溥M(jìn)行分離， 進(jìn)行系統(tǒng)的簡化。 并且擴(kuò)展或簡化后的系統(tǒng)保持很好的穩(wěn)定性。（2）可重用性。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，要為有必要描述信息和可用的接口，使系統(tǒng)在移植的過程中， 不必進(jìn)行大量的移植工作， 就可以和新系統(tǒng)很好的兼容。（3）互操作性?；ゲ僮餍灾改Ｐ突蚍抡嬷g相互提供與接收服務(wù)且通過服務(wù)在一起有效運(yùn)作的能

4、力。包括兩個(gè)方面：一是CGF 系統(tǒng)內(nèi)部不同仿真實(shí)體之間的互操作；另一是 CGF 系統(tǒng)和其它系統(tǒng)的互操作。系統(tǒng)內(nèi)部的互操作可通過定義仿真模型之間無歧異的接口來實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互操作可通過使用相同的數(shù)據(jù)格式來實(shí)現(xiàn)。（4）實(shí)時(shí)性。分布式仿真系統(tǒng)中通過大量的仿真實(shí)體、真實(shí)實(shí)體、訓(xùn)練人員之間進(jìn)行交互， 實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)的演練、 指揮員訓(xùn)練、 武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估等活動(dòng)。分布式仿真系統(tǒng)對仿真實(shí)體之間交互的實(shí)時(shí)性要求比較高。 實(shí)時(shí)性是任何實(shí)時(shí)仿真的最基本要求， 也是保證仿真結(jié)果真實(shí)性的前提。 在實(shí)時(shí)仿真中， 真實(shí)物理設(shè)備按照其自身規(guī)律實(shí)時(shí)運(yùn)行， 參與實(shí)時(shí)仿真的人員也要感受仿真結(jié)果的實(shí)時(shí)輸出并作出及時(shí)準(zhǔn)確

5、的判斷和響應(yīng)。目前，廣泛使用的是基于DIS 的 CGF 體系結(jié)構(gòu)和基于HLA 的 CGF 體系結(jié)構(gòu)。1 、基于DIS 的CGF 體系結(jié)構(gòu)分布交互仿真 (DistributedInteractiveSimulation， DIS)是指采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫，通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，將分散在各地的仿真設(shè)備互聯(lián)， 形成可參與的綜合性仿真環(huán)境， 參與者可以自由地相互作用， 完成各種戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練， 完成對武器系統(tǒng)性能、 方案的驗(yàn)證與評估等任務(wù) 30。利用 DIS 的體系結(jié)構(gòu)， 可以將多個(gè) CGF 仿真系統(tǒng)聚合為一個(gè)CGF 系統(tǒng)。在DIS 中， CGF 仿真網(wǎng)絡(luò)從邏輯上看是一種網(wǎng)狀連接，如圖2

6、-2 所示：計(jì)算機(jī)資料CGF仿真CGFCGF仿真仿真CGFCGF仿真仿真圖 2-2 基于 DIS 的 CGF 系統(tǒng)網(wǎng)狀邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Figure 2-2 The logical mesh topology structure of CGF based on the DIS每個(gè) CGF 仿真應(yīng)用都向網(wǎng)絡(luò)上的其它仿真應(yīng)用廣播自身的狀態(tài)信息，同時(shí)又接收來自其他CGF 仿真應(yīng)用的信息。這使得DIS 實(shí)現(xiàn)起來相對容易，但是，廣播的通行方式也帶來了資源浪費(fèi)的問題。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息都將以廣播的方式到達(dá)所有的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)中的仿真實(shí)體數(shù)目增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗急劇增長，對大量的不相關(guān)的PDU 的處理浪費(fèi)了寶貴的處

7、理機(jī)的資源，這直接影響了仿真系統(tǒng)規(guī)模的可擴(kuò)展性 31 。2、基于 HLA的 CGF體系結(jié)構(gòu)高層體系結(jié)構(gòu) 32 （High Level Architecture,HLA ）采用面向?qū)ο蟮姆椒ńο竽Ｐ团c分析系統(tǒng)， 以標(biāo)準(zhǔn)化、 規(guī)范化的對象模型模板 OMT （Object Model Template）的形式定義和描述仿真實(shí)體的對象信息和交互信息，并通過運(yùn)行時(shí)間支撐系統(tǒng)RTI（ Run Time Infrastructure）管理各仿真應(yīng)用，提供較好的重用性和互操作性， 以保證不同類型的仿真應(yīng)用能夠協(xié)調(diào)工作，完成復(fù)雜的仿真任務(wù) 33 。在基于 HLA 的 CGF 仿真系統(tǒng)中，聯(lián)邦（ Federa

8、tion）是指用于達(dá)到某一特定仿真目的的分布式 CGF 仿真系統(tǒng)，它由若干個(gè)相互作用的聯(lián)邦成員 （ Federate）構(gòu)成，聯(lián)邦成員由若干相互作用的對象構(gòu)成，對象是聯(lián)邦的基本元素。如圖 2-3 所示。聯(lián)邦聯(lián)邦成員聯(lián)邦成員對象對象對象對象計(jì)算機(jī)資料圖 2-3 基于 HLA 的仿真系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)Figure 2-3 The hierarchy of simulation system based on the HLA運(yùn)行支撐環(huán)境RTI（ Run-Time Infrastructure）實(shí)現(xiàn)了 HLA 接口規(guī)范中的所有服務(wù)和其它支持聯(lián)邦成員互操作的函數(shù)，它在仿真系統(tǒng)運(yùn)行過程中的作用就如同軟總線，滿足規(guī)范要求的各仿真軟件及其管理實(shí)體都可以像插件一樣插入到軟總線上。各聯(lián)邦成員和RTI 一起構(gòu)成一個(gè)開放的分布式仿真系統(tǒng)343536 ，如圖2-4 所示：聯(lián)邦成員1聯(lián)邦成員2聯(lián)邦成員nRTI 接口模塊RTI 接口模塊RTI 接口模塊運(yùn)行支撐環(huán)境RTI底層通信支持系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)通信或共享內(nèi)存方式等）圖 2-4 基于 HLA 的仿真系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)Figure 2-4 The hierarchy of simu