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1、精选优质文档-倾情为你奉上 Design and Development of SimulationDirecting & Control Software Based on Stand-AloneFront-End and Back-EndXuelong HOU1, Dengan CHEN1, Wenyun WANG21the Fifth Department, Naval Aeronautic and Astronautical University, Yantai, China, 2Research Department, Naval Aeronautic and Astronautic
2、al University, Yantai, China, Email : hxltopAbstract: Simulation directing & control software (SDCS was important in warfare simulation system. First, in order to reduce degree of coupling in model, view and control of simulation system, a design method of simulation system based on stand-alone fron
3、t-end (GUI and back-end(simulation engine was introduced; Second, according to the method based on stand-alone front-end and back-end, the external interface, internal hierarchical structure and main function of SDCS were described; Finally, two key technologies such as high level simulation framewo
4、rk based on memory reflection and operational plan interface description based on entity task modeling were solved. As a result of application, the method was feasible and effective, and it was of good reference value for the design and development of SDCS.Keywords: Simulation directing & control; f
5、ront-end(GUI; back-end(simulation engine;warfare simulation; high level simulation framework; task modeling; operational plan基于前后台分离的仿真导调控制软件设计与开发侯学隆 1,陈邓安 1,王文恽 21海军航空工程学院五系,烟台,中国, 2海军航空工程学院科研部,烟台,中国, Email: hxltop摘 要:导调控制在作战仿真中具有重要作用。首先,为了减少仿真系统中模型、视图和控制间的耦 合程度,介绍了一种基于前后台分离的仿真系统设计思想;其次,根据前后台分离设计思想
6、,论述了 仿真导调控制软件的外部接口、内部分层结构和主要功能;最后,对仿真导调控制软件中的高层仿真 框架设计、基于任务建模的作战计划描述和兵力指控接口设计进行了分析,解决了基于前后台分离设 计的仿真导调控制软件中的两个关键技术。仿真应用表明,本文所述方法具有较强的实用价值,对于 仿真导调控制系统的开发具有一定的指导意义。关键词:导调控制;前台(GUI ;后台(仿真引擎;高层仿真框架;任务建模;作战行动计划1 引言对于分布式仿真系统而言,为了将对抗双方、各 分系统及各种资源连接成一个有机整体,使整个系统 有序、高效、合理运行,运行期的导调、监视与控制 就显得尤为重要。结合航空装备体系对抗仿真系统
7、研 制工程背景,本文介绍一种基于前后台分离的仿真导 调控制软件的设计方法。在该方法的指导下,仿真导 调控制软件可以进行定制化裁剪与加强,形成新的前台应用控制软件(典型的如兵力指挥软件、武器平台 指控软件,最大程度实现了前台软件的复用性与可 扩展性,并可将模型、视图与控制有效分离,减少系 统间的耦合性,增强系统的可控性。2 基于前后台分离的仿真系统设计思想从应用领域和功能划分, 仿真系统可以划分成三种 类型:训练型、 分析型和采办型。 三类仿真系统对导调 控制系统的功能需求有差异, 因此必须对这三类仿真系 统体系结构及运行机制进行分析, 提炼出导调控制系统作者简介 : 侯学隆 (1979-,男
8、, 江西樟树 , 汉,硕士 , 讲师 , 主要研究方向 为分布作战仿真、虚拟战场环境。459System Simulation Technology & Application (Volume 14978-1-61896-025-2 2012 SciRes. 共同之处与差异之处, 进而可以归纳总结出导调控制的 全部功能,从而使导调控制具有更强的生命力及适应 性。 采用前后台分离设计的思想, 可以有机统一三种类 型仿真系统的体系结构, 使得在该体系结构下的仿真系 统可以满足训练、 分析、 论证等不同仿真需求。 基于前 后台分离的仿真系统结构如图 1所示。 Figure 1. Simulation
9、 System Structure Based on seperate front-end and back-end图 1. 基于前后台分离的仿真系统结构2.1 后台(仿真引擎后台是在分布仿真运行调度框架约束与控制下执 行仿真模型的解算、交互、调度与管理的环境,并对 外提供仿真模型的控制接口,也称为仿真引擎。根据 仿真模型复杂度、计算机解算能力、用户运行速度需 求,可以启动多个后台实例运行,以满足复杂大系统 仿真的快速解算。由于从一个后台应用产生多个运行 实例,每个运行实例的功能、处理逻辑和接口都是一 致的。2.2 前台(GUI 前台是为仿真控制人员(包括红蓝方指挥员,兵 力、武器设备操作控制
10、人员,导调控制人员指挥控 制兵力、控制仿真运行、调度仿真资源提供前端服务 (收集兵力及仿真信息、 下达控制命令 的应用软件, 通常带有显控界面。前台按使用人员可分为红方操控 (指控前台、蓝方操控(指控前台、仿真导调控 制前台三种类型。根据指控及导控需求,这三种类型 的前台可以部署多个运行实例。就兵力的指控和武器 设备的操控而言,红蓝方前台与仿真导调控制前台的 功能、处理逻辑和接口是一致的,这为后台的对外接 口归一化设计奠定了基础。2.3 高层仿真框架HLSF :高层仿真框架(High Level Simulation Framework , HLSF , 提供数据传输、 数据分发管理和 时间管
11、理等服务,协调各前台、后台之间的分布运行。 在前后分离设计的结构模式下,通过对仿真导调 控制软件的个性化定制,可以开发出红、蓝方指挥台 位,一是可最大程度实现前台软件的复用性与可扩展 性;二是可将模型、视图与控制有效分离,提高仿真 模型的可重用性, 减少系统不同组成部分间的耦合性, 增强系统的可控性。3 仿真导调控制软件设计3.1 外部接口设计根据实际应用情况,由于对分两种情况讨论:一 是针对人在回路的仿真器进行导控的外部接口(图 2;二是针对 CGF 进行导控的外部接口(图 3。 Figure 2. External Interface between Simulation Directin
12、g&Control Software and Man-in-loop Simulator 图 2. 仿真导调控制软件与人在回路模拟器之间的接口Figure 3. External Interface between Simulation Directing&Control Software and CGF图 3. 仿真导调控制软件与 CGF 之间的接口其中仿真控制软件通过远程控制器发送控制命 令,包括仿真应用命令和兵力指控命令;通过事件截 获器收集其他成员发出远程控制命令;通过远程监视 器反射作战实体的内部状态信息。对于人在回路的模 拟器,导调控制人员不能直接操控其兵力或武器,只 能间接通过给
13、回路中的人下达语音命令、控制命令字 或作战文书,回路中的人接收到命令信息后,操控受 控兵力,考虑到人与人交互的自然性,仿真导调控制 软件与人在回来的模拟器均内置语音通信接口。460 System Simulation Technology & Application (Volume 14978-1-61896-025-2 2012 SciRes. 3.2 内部分层结构仿真导调控制软件分四层进行设计, 如图 4所示。Figure 4. Internal Hierarchical Structure of SimulationDirecting&Control Software图 4. 仿真导调控
14、制软件内部分层结构(1 界面层:提供信息显示与导调控制界面, 包 括战场综合信息显示视图、海图与态势显示视图、文 书语音通信视图、实体控制界面、环境调整界面、兵 力树状显示界面、 想定文件操作菜单、 运行管理菜单、 数据过滤设置对话框。(2 功能层:主要包括远程监视和导调控制功能, 分别由远程监视器和控制器完成。远程监视为导调控 制提供信息支持,监视内容包括成员信息(获取各成 员 IP 、 hostname 等信息, 为文书语音提供基础信息 , 环境信息,实体详细信息,战场综合信息;远程控制 器主要完成想定远程加载、切换与断点保存,仿真运 行控制,兵力动态创建、删除,兵力属性动态更改, 兵力作
15、战任务与作战计划下达等。(3网络接口层:包括 TCP/IP网络通信接口和 HLSF 网络通信接口,为监视与导控提供底层支撑。(4 数据层:提供软件运行所需的各种数据, 包 括想定文件数据,海图数据、军标库、装备型号库。3.3 主要功能分析仿真导调控制软件主要包含运行管理与控制功 能、仿真实体监控功能、仿真导调功能、战场综合信 息显示功能和无线语音通信仿真等主要功能 1-6, 如图 5所示。3.4 应用模式与运行流程仿真导调控制软件有两种应用模式:Figure 5. The Function of Simulation Directing&ControlSoftware图 5. 仿真导调控制软件
16、功能Figure 6. The Runing Flow Process Directing&ControlSoftware图 6. 仿真导调控制软件运行流程461System Simulation Technology & Application (Volume 14978-1-61896-025-2 2012 SciRes. (1 单次推演模式:在此模式下, 可以选择使用 角色(红方、蓝方和白方;如果使用角色是红方或 者蓝方的话,则本软件充当红方指控台位或者蓝方指 控台位,可以对己方特定兵力的指挥与控制;如果选 择的使用角色是白方,则本软件可以干预、控制所有 兵力的作战行为,并且还可后台的运行情况进行监视 与控制。(2 大样本仿真实验
