联合建模与仿真系统概述

本文介绍美国“联合建模与仿真系统(JMASS)”项目研究室的联合建模与仿真系统。该项目是一个仿真支持环境,它包含一个定义严格、文件齐全的接口标准集,模型可按此标准集建立。JMASS提供的软件工具可帮助用户建立真实环境系统表示、组配模型块、将模型块组装成仿真系统、运行这些仿真系统、并且处理其结果。JMASS是美国三军使用的产品,有近300在册用户,其参与者有美国陆军、海军、空军、国防部、国防情报局和工业部门。系统采用普遍应用的面向对象技术,在Windows NT,Sun Solaris和SGI IRIX计算环境下运行一套单独的源代码。JMASS目前以其标准的交战级和工程级仿真框架适用于采购、测试、评估及科研技术情报各界。它为美国“基于仿真的采购”(SBA)政策提供了技术方面的关键要素。JMASS遵从“高层体系结构”(HLA)的要求,以HLA提供的通用技术框架来保证各不同仿真部件的互操作性。本文概述JMASS的概念、操作和实用性。     

一种基于工厂机制的分布式仿真互联开发工具设计

为了支持不同仿真模型的互操作以及仿真系统之间的互联,适应分布式交互仿真的最新发展方向。首先基于工厂机制的设计模式,提出了一种用于仿真互联平台开发与设计的接口设计解决方案;其次在此基础上设计了一种支持分布式仿真互联的可视化开发工具。应用结果表明,支持分布式仿真互联的开发工具可以消除开发人员因为HLA联邦成员接口扩展的复杂性和繁琐性而带来的不良后果,为大规模分布式仿真互联提供了一个快捷的集成平台。     

雷达系统分布式仿真及其系统集成关键技术

对分布式雷达仿真系统的框架、功能组成和模拟方法进行了介绍。详细论述了雷达仿真分系统的实现方法、模块组成和接口关系。对分布式仿真中系统集成的难题进行了重点研究,综合运用网络通信、内存映射、对象动态生成和对象类型识别等技术手段,自主开发了一套用于分布式仿真系统的集成开发框架-ITFrame,有效解决了分布式雷达仿真中的网络...     

美国国防部未来建模与仿真的方向

传统上,许多模型与仿真是彼此孤立开发的。这些烟囱式解决办法用于单独的和非交互的或非互操作的仿真。预算的削减和联合作战的重要性进一步强调互操作性和重用的必要性,并为国防部(DOD)建模与仿真(M＆S)的再检查提供动力。整个DOD的模型与仿真的有效开发要求M＆S有一个通用的技术框架,以方便互操作和重用。这种技术框架包括三部分:模型和仿真必须与之一致的通用高层次结构(HLA);为协调开发分布式可互操作和重用的仿真描述(环境、系统和人的行为)提供基础的任务空间概念模型;和在模型和仿真中提供通用的、可交换的数据描述的数据标准化。     

并行离散事件仿真中的DDM机制实现

在并行离散事件仿真系统中实现仿真模型间的互操作机制需要引入类似HLA中定义的声明管理(DM)和数据分发管理(DDM)服务.我们开发的KD-PADSE高性能并行离散事件仿真环境采用谓词断言和对象代理方法在面向对象的并行离散事件仿真系统中实现了基于平行结构和事件调度机制的声明管理(DM)和数据分发管理(DDM)服务.在以千兆以太网互联的10节点Linux集群计算机上,采用DDM机制后仿真模型每秒(物理时间)可以进行1万次属性更新,是没有采用DDM机制时的20倍,在功能性和性能上验证了该DDM机制在并行离散事件仿真系统中的适用性.     

先进分布式仿真的技术进步

先进分布式仿真（ADS）是美国现正在发展之中的分布式交互仿真（DIS）的更高阶段,它是实现所有类型的建模与仿真之间及它们与C4I之间的互操作性,以及支持建模与仿真组件的重复使用。高层体系结构引进的目的是使所建立的体系结构能把先进分布式仿真扩展到国防部所有任务领域中去。现有的分布式交互仿真是一演变性过程,国防建模与仿真办公室（DMSO）则在高层体系结构中倡导革命性的进程,它是以蛙跳方式处理那些目前DIS感到困难的应用与功能。高层体系结构将使人们能够基于从聚合层仿真规程与分布式交互仿真中得到的教训,以便将建模…     

AOSI:一个基于面向Agent设计的聚合层仿真系统集成方法

本文在HLA规范基础上,针对聚合层作战仿真系统的集成需要,提出一个面向Agent设计的仿真系统集成方法:AOSI(Agent Oriented simulations Integration)。它在面向对象设计基础上,将Object类扩展成系统级的具有自控机制的Agent类,并以之为模板生成Agent。同时为支持作战仿真系统无缝隙互操作的需求,本文将RTI接口设计成分别体现通信协议、同步协议和交互协议的三级公共父类,由Agent类继承。最后通过对现行作战仿真系统的Agent化改造,实现了一个面向联合作战仿真的聚合层多军兵种Agent的组合式集成模型。     

DoDAF视图下的反导作战军事概念建模与仿真系统设计

反导作战概念模型是保证不同地空导弹武器系统之间指控系统可集成、可互操作性、高效一体化的关键。首先,针对传统建模语言在模型可执行验证方面的不足,在DoDAF视图框架下,提出一种基于统一建模语言（UML）的反导作战军事概念建模方法;其次,结合军事概念模型给出反导作战仿真系统设计的方法。规范建模框架并选择可执行性强的UML语言建立军事概念模型,对反导作战研究及指控系统开发具有一定参考价值。     

分布式面向对象多模型建模与仿真框架

美国佛罗里达大学计算机和信息科学及工程系两位学者负责的课题组开发出一种多模型面向对象(OO)的仿真环境(MOOSE)。这种环境是用于建模及开发仿真软件的框架．它的结构派生于面向对象的物理模型(OOPM)．它将传统的面向对象的方法论扩展到允许属性和方法取模型为其值．MOOSE模型库(MMR)允许分布式模型定义，进而支持以万维网为基础的仿真，与万维网整合，使其在因特网上可用。MOOSE以多模型为特征，而多模型是一种面向对象的模型提炼与抽象的方法，它允许不同种类的分层模型的创建。组成多模型的动态模型包括有限状态机，功能块模型，方程约束模型以及基于规则模型．MOOSE强调可视化和对于OO隐喻的有效使用，从而连接概念化的模型和程序，并捕捉模型的几何和动态特征．MOOSE的人机界面有两个图形化的用户界面(图形用户接口)建模器，用于模型设计；脚本，用于模型的执行控制及可视化．MOOSE的尾端产生用目标语言(如c++)表示的模型描述，然后编译并加上运行时间支持，构成引擎．模型的执行由引擎与脚本的同步运行构成。MOOSE方法促进了模型的发展，使其更加具有直观感，更利于模型作者之间的沟通，仿真程序与它们的概念模型间更好的一致性，部件重用以及模型／程序的可扩展性．     

基于HLA的防区外空面导弹攻防对抗仿真

针对HLA/RTI在接口规范、对象模型模板等关键技术建立分布式仿真平台的复杂性,提出了利用数字武器开发平台进行开发的方法,构建防区外空面导弹攻防对抗系统体系结构,实现了该体系结构联邦成员划分、设计联邦/仿真对象模型表等HLA仿真关键技术,并采用面向对象建模与仿真技术建立了各联邦成员的数学模型.该仿真结果表明,各联邦成员的数学模型与底层支撑环境能够相互分离,仿真模型具有良好的交互性和互操作性,可通过添加或删除联邦成员仿真不同的复杂战场想定,并可作为验证不同算例的仿真平台.     

HLA仿真中利用Stage实现控制和演示方法

高层体系结构HLA(HighLevelArchitecture)是美国国防部为保证各种仿真应用之间的互操作性而建立的一个通用仿真技术框架核心,现已作为IEEE1516标准广泛应用于各种分布式仿真。在实现基于HLA的C4ISR体系结构仿真中,提出了一种利用Stage控制和演示仿真过程的方法,并解决了其中RTI时钟和Stage时钟的不同步问题,有效地完成了仿真过程的直观演示和控制。     

SBA并行采办过程研究

基于仿真的采办 (SBA)是一种将信息技术、建模与仿真 (M&S)技术以及先进制造技术融为一体的先进管理方法和采办哲理。本文指出SBA概念下的武器系统采办过程是一个并行、迭代、柔性的过程 ,并非顺序、串行的传统采办过程。给出在现实技术条件下SBA并行采办过程的典型模式 ,并建立相应的工程框架系统     

分布式飞行视景仿真平台的设计与实现

基于多机空战战法训练设备的开发,对视景平台的组成、接口、网络结构、运行机制进行了总体设计,构建了一个具有基本仿真功能,并且相对通用的分布式可视化实时视景仿真平台.重点对飞行动力学仿真系统、视景显示系统和接口网络数据驱动进行了研究与实现.为提高平台的通用性和扩展性,采用了仿真控制主机和目标仿真机运行模式.仿真建模(Simulink)、三维建模(creator)和视景驱动(vega+vc)均采用商业软件,降低了平台的开发难度,缩短了开发周期,并且获得了高质量效果.     

基于BOM的组件并行仿真引擎研究与实现

在组件化建模与仿真领域内,基于BOM规范的组件建模与仿真环境KD-SmartSim得到了广泛应用,它通过RTI实现了组件仿真系统的并行运算,但是其运行性能较低.讨论了KD-SmartSim系统存在的不足,在继承其基于BOM规范组件建模的基础上,提出了新的支持组件并行化计算的结构,设计了SPMD运行模式的并行组件仿真引擎...     

面向一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架

一体化侦察情报系统开发是一项的复杂系统工程，开发费用和周期不断加大。仿真技术能有效提高侦察情报系统开发水平，缩短系统开发周期，减少系统开发的风险。提出了一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架，分析了仿真支持集成框架的含义和特征，确定了仿真支持集成框架的结构和组成，建立了框架的运作体系结构、系统体系结构和技术体系结构。一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架可以支持各开发阶段仿真资源和成果的共享和重用，促进各阶段仿真信息、过程和应用的全面有效集成，提高我军侦察情报系统开发的仿真应用水平和开发效益。     

多Agent与HLA集成仿真技术

对于复杂系统的建模与仿真,利用高层体系结构标准的统一框架以解决一致性和互操作问题,而多智能体技术可以提高邦员的智能性,更好贴近实际。因此,将多智能体系统与高层体系结构相集成可以有效提高系统仿真与建模的效果。但二者集成仿真还存在着种种问题,针对这些问题,根据军事训练仿真的具体要求,提出集成仿真的基本设计流程,并设计出了集成仿真的通信模式和交互过程。     

利用XMI实现基于BOM的仿真模型组件的交换

BOM(Base Object Model)是快速构建仿真系统或联邦的可重用信息交互包,基于BOM的仿真模型组件是BOM信息描述的实现体,作为构建仿真系统或联邦的可重用模块。通过应用模型驱动体系结构(MDA,Model-Driven Architecture)提出的实现模型交换标准XMI(XML-based Metadata Interchange),HLA(HighLevel Architecture)仿真模型组件的建模和实现在两个不同层次上实现跨平台、跨语言和跨领域间的交换,而且HLA的重用性和互操作性思想能够在除分布式仿真领域外的其他应用领域中得到推广。     

基于HLA的舰载多传感器信息融合系统仿真

建立具有舰载多传感器信息融合系统功能的C3I系统是目前和未来C3I系统的首要发展方向.应用HLA仿真技术进行舰载多传感器信息融合系统试验仿真,对于增强系统的通用性、灵活性、重用性和互操作性,实现复杂C3I系统集成具有重要的现实意义.首先提出了基于高层体系结构(HLA)的舰载信息融合系统的设计框架,其次阐述了系统设计思想和舰载多传感器信息融合仿真系统组成及功能,并针对作战想定背景进行了对象类和交互类的开发,最后给出了联邦仿真流程,实现功能模型和物理模型的建模.     

基于HLA/RTI的炮兵指挥系统仿真设计与开发

HLA高级体系结构作为新一代分布式仿真技术标准,解决了仿真系统中的可重用和互操作性问题,在C3I系统仿真领域有着十分广泛的应用。分析了C3I系统仿真的可行性和必要性,简要介绍了HLA高级体系结构的技术规范,提出了一种基于HLA/RTI的能与实践相接的、易于扩展的炮兵指挥系统仿真框架,并依据联邦开发与执行过程模型(FEDEP)给出了该系统的设计与开发过程。     

分布式仿真中保守同步算法的研究

本文简要介绍了分布式联合怍战模拟系统中消息的分类,并根据Lamport同步算法设计了分布式仿真中时间同步算法,最后针对分布式联合作战模拟系统的特点,设计了分布式聚合级仿真系统中的保守同步算法。