計算機專業(yè)生成兵力的組

1、1.1.1計算機生成兵力的組成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 )，再按時間來實現(xiàn)所建立的模型。其一般原理框圖24 如圖2-1 所示：實體動態(tài)模型武器系統(tǒng)模型平臺動態(tài)模型實體狀態(tài)和行為接口平臺控制器戰(zhàn)場實體動作執(zhí)行自治行為產(chǎn)生戰(zhàn)作戰(zhàn)規(guī)則庫動作規(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)主要分為實體動態(tài)模型、 自治行為產(chǎn)生和操作員控制 3 個部分 21。實體動態(tài)模型包括平臺動態(tài)模型和武器系統(tǒng)模型， 其功能主要是體

2、現(xiàn)實體的物理行為特性，是我們在 CGF 系統(tǒng)的人機交互界面所能看到的實體的行為動作。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)則庫實時地作出戰(zhàn)術(shù)決策，并給實體動態(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、啟動和干預(yù) CGF 實體的自治行為。1.1.2計算機生成兵力體系結(jié)構(gòu)一般而言，體系結(jié)構(gòu)是指一個系統(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、 演化的原則和方針。 依據(jù) CGF系統(tǒng)的原理，為建立一個完善、計算

3、機資料復(fù)雜、豐富的 CGF仿真系統(tǒng)，應(yīng)遵循了如下幾個設(shè)計原則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)功能需要擴展時，不需要對系統(tǒng)框架進行修改，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行進一步的擴充和完善；當(dāng)系統(tǒng)的部分功能不再需要時， 能夠?qū)⑵溥M行分離， 進行系統(tǒng)的簡化。 并且擴展或簡化后的系統(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)在一起有效運作的能

4、力。包括兩個方面：一是CGF 系統(tǒng)內(nèi)部不同仿真實體之間的互操作；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)格式來實現(xiàn)。（4）實時性。分布式仿真系統(tǒng)中通過大量的仿真實體、真實實體、訓(xùn)練人員之間進行交互， 實現(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。分布式仿真系統(tǒng)對仿真實體之間交互的實時性要求比較高。 實時性是任何實時仿真的最基本要求， 也是保證仿真結(jié)果真實性的前提。 在實時仿真中， 真實物理設(shè)備按照其自身規(guī)律實時運行， 參與實時仿真的人員也要感受仿真結(jié)果的實時輸出并作出及時準(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、 方案的驗證與評估等任務(wù) 30。利用 DIS 的體系結(jié)構(gòu)， 可以將多個 CGF 仿真系統(tǒng)聚合為一個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：計算機資料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)狀邏輯拓撲結(jié)構(gòu)Figure 2-2 The logical mesh topology structure of CGF based on the DIS每個 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，同時又接收來自其他CGF 仿真應(yīng)用的信息。這使得DIS 實現(xiàn)起來相對容易，但是，廣播的通行方式也帶來了資源浪費的問題。由于每個節(jié)點的信息都將以廣播的方式到達所有的節(jié)點，當(dāng)系統(tǒng)中的仿真實體數(shù)目增加時，網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗急劇增長，對大量的不相關(guān)的PDU 的處理浪費了寶貴的處

7、理機的資源，這直接影響了仿真系統(tǒng)規(guī)模的可擴展性 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體的對象信息和交互信息，并通過運行時間支撐系統(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）是指用于達到某一特定仿真目的的分布式 CGF 仿真系統(tǒng)，它由若干個相互作用的聯(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算機資料圖 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運行支撐環(huán)境RTI（ Run-Time Infrastructure）實現(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