林榮亮，田曉東

（1. 海軍湛江地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，廣東湛江 524005；2. 海軍青島雷達(dá)聲納修理廠，山東青島 266100）

0 引言

裝備維修保障是裝備建設(shè)全壽命周期中的重要一環(huán)，也是作戰(zhàn)系統(tǒng)有效性的重要組成部分，將裝備保障仿真融入到組站仿真中是大勢(shì)所趨。

HLA興起于上世紀(jì)90年代。1995年，美國(guó)國(guó)防部提出了規(guī)模宏大的建模與仿真主計(jì)劃，旨在解決軍用仿真行業(yè)出現(xiàn)的可重用程度低、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、信息互聯(lián)互通互操作性差的問(wèn)題，HLA的出現(xiàn)解決了這些問(wèn)題，在此后的十幾年間，HLA的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷向前發(fā)展，從1996年的1.0[1]版本逐漸完善，發(fā)展到現(xiàn)在的IEEE1516.x[2]系列標(biāo)準(zhǔn)，目前HLA為分布式交互仿真的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，美軍也決定在1999年之后不再資助非基于HLA的仿真研究。

HLA適用范圍廣泛，在軍事領(lǐng)域[3-5]和民用領(lǐng)域[6]都發(fā)揮了重要的作用，尤其在通信系統(tǒng)、分布式應(yīng)用等方面。目前，國(guó)內(nèi)基于 HLA的仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)的已較為成熟，已經(jīng)有多個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RTI產(chǎn)品及多種基于國(guó)內(nèi)外RTI產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)工具，國(guó)內(nèi)關(guān)于 HLA的研究及應(yīng)用取得了較多成果，涉及航空航天、導(dǎo)彈控制、雷達(dá)建模、兵力對(duì)抗等方面。

由于裝備保障系統(tǒng)具有業(yè)務(wù)上的獨(dú)立性，與作戰(zhàn)系統(tǒng)的銜接僅在于作戰(zhàn)仿真實(shí)體單元，只需要在作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)中加入裝備損壞模型及數(shù)據(jù)交互。文中探討了基于 HLA的裝備保障作戰(zhàn)系統(tǒng)仿真體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)在于裝備保障業(yè)務(wù)的仿真實(shí)現(xiàn)，HLA框架的可擴(kuò)展性決定了該系統(tǒng)將來(lái)可直接與基于 HLA的分布式作戰(zhàn)系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，對(duì)于擴(kuò)展仿真業(yè)務(wù)，營(yíng)造逼真的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境具有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 分布式裝備保障系統(tǒng)仿真系統(tǒng)組成

基于 HLA的裝備作戰(zhàn)保障系統(tǒng)包含導(dǎo)調(diào)成員、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、RTI服務(wù)器，以及作訓(xùn)科、作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)成員、修理所、修理科、支隊(duì)倉(cāng)庫(kù)、艦隊(duì)倉(cāng)庫(kù)6個(gè)聯(lián)邦成員組成，之間通過(guò)以太網(wǎng)連接。導(dǎo)調(diào)成員具有聯(lián)邦成員管理和仿真控制的功能，可以控制各個(gè)聯(lián)邦成員的啟動(dòng)和加載聯(lián)邦，監(jiān)控聯(lián)邦成員狀態(tài)，控制仿真速度、終止或者暫停仿真等。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)仿真過(guò)程數(shù)據(jù)，用于仿真結(jié)果存儲(chǔ)和分析用。

其中，作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)成員可以直接參與作戰(zhàn)仿真，也可以采用業(yè)務(wù)集成的方式收集裝備維修需求，在參與裝備保障業(yè)務(wù)流程。

作訓(xùn)科、裝備平臺(tái)、修理所、修理科、支隊(duì)倉(cāng)庫(kù)以及艦隊(duì)倉(cāng)庫(kù)成員屬于裝備保障系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)成員，通過(guò)以太網(wǎng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖1 基于HLA的裝備平臺(tái)保障系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)示意圖

2 分布式裝備保障系統(tǒng)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 導(dǎo)調(diào)功能設(shè)計(jì)

導(dǎo)調(diào)成員是基于 HLA的裝備平臺(tái)裝備保障系統(tǒng)的重要組成部分之一，在系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中起著十分重要且關(guān)鍵性的作用。它將作訓(xùn)科聯(lián)邦、裝備平臺(tái)聯(lián)邦、修理所聯(lián)邦、修理科聯(lián)邦、支隊(duì)倉(cāng)庫(kù)聯(lián)邦、艦隊(duì)倉(cāng)庫(kù)聯(lián)邦有機(jī)地鏈接成一體化的模擬訓(xùn)練環(huán)境，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練準(zhǔn)備、訓(xùn)練組織、仿真調(diào)度等，從而使系統(tǒng)正常運(yùn)行，保證訓(xùn)練的順利實(shí)施。

導(dǎo)調(diào)成員能對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行管理和控制。通過(guò)RTI將導(dǎo)調(diào)指令發(fā)送到各成員節(jié)點(diǎn)上，在訓(xùn)練過(guò)程中可對(duì)模擬系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行控制，包括啟動(dòng)、暫停和終止等。在訓(xùn)練過(guò)程中，還可以需要調(diào)整推進(jìn)步長(zhǎng)。

其功能包括聯(lián)邦成員管理、仿真控制、仿真成員信息顯示等。

圖2 導(dǎo)調(diào)成員功能流程圖

2.1 業(yè)務(wù)功能成員設(shè)計(jì)

裝備作戰(zhàn)保障系統(tǒng)各個(gè)主成員的業(yè)務(wù)流程各不相同，但其仿真主框架相似。不考慮其業(yè)務(wù)流程，其仿真主流程如圖所示。

圖3 仿真業(yè)務(wù)成員仿真主流程示意圖

2.2 對(duì)象類與交互類設(shè)計(jì)

裝備平臺(tái)裝備保障系統(tǒng)是一種過(guò)程仿真，該系統(tǒng)中不存在需要即時(shí)更新的仿真實(shí)體，故在聯(lián)邦成員設(shè)計(jì)中只需要交互類即可完成軟件功能，未設(shè)計(jì)仿真對(duì)象類。仿真交互類設(shè)計(jì)如圖4所示。

仿真中的交互類設(shè)計(jì)源自于仿真的業(yè)務(wù)流程，如icShipToTrainingOffice交互類表示當(dāng)裝備平臺(tái)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，裝備平臺(tái)向作訓(xùn)科報(bào)告裝備平臺(tái)狀態(tài)信息。

在本系統(tǒng)中，F(xiàn)om表通過(guò)XML文件的形式表現(xiàn)，以icShipToTrainingOffice交互類為例，其表現(xiàn)形式如圖5。

圖4 基于HLA的裝備平臺(tái)裝備保障系統(tǒng)交互類設(shè)計(jì)圖

圖5 FOM表交互類

上面發(fā)送的交互類中，包括“舷號(hào)”和“裝備平臺(tái)狀態(tài)”兩個(gè)信息。

3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)

作戰(zhàn)系統(tǒng)仿真大多是離散仿真系統(tǒng)，采用時(shí)間推進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)，這是需要將傳統(tǒng)的連續(xù)型系統(tǒng)離散化，實(shí)現(xiàn)裝備保障仿真。圖6為仿真過(guò)程函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

· onWaitTimeAdvance：等待時(shí)間推進(jìn)，聯(lián)邦成員時(shí)間同步等待。

· onPreTimeAdvance：成員時(shí)間推進(jìn)參數(shù)設(shè)定。

· onTimeAdvanced：時(shí)間推進(jìn)完成 RTI的回調(diào)函數(shù)。主要處理功能如下：

1） 接收訂閱數(shù)據(jù)；

2） 執(zhí)行業(yè)務(wù)流程，更新業(yè)務(wù)狀態(tài)、刷新程序界面；

3） 對(duì)象類、交互類輸出。

· onPostTimeAdvance：一次業(yè)務(wù)執(zhí)行成功后設(shè)定，一般更新仿真時(shí)間。

· onEnd：仿真運(yùn)行結(jié)束判斷。

圖6 仿真過(guò)程函數(shù)實(shí)現(xiàn)

4 結(jié)論

基于 HLA的架構(gòu)搭建裝備作戰(zhàn)仿真架構(gòu)，具有擴(kuò)展靈活、重用性強(qiáng)的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用表明，該裝備作戰(zhàn)保障仿真架構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，易于實(shí)現(xiàn)，可在裝備保障仿真中發(fā)揮重要作用，同時(shí)還將有利于實(shí)現(xiàn)裝備保障系統(tǒng)和作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的集成。

[1]High-Level Architecture Rules Version 1.3[EB/OL].http: // www.openskies.net/ files/ HLA-rules1 -3.pdf, 2010-08-18.

[2]IEEE Standard No.1516-2000，IEEE Standard for modeling and simulation (M&S) High Level Architecture (HLA)—Framework and rules[S].USA:IEEE, 2000.

[3]Dan C, Stephen J T, Cai Wentong, etal. A decoupled federate architecture for high level architecture-based distributed simulation[J].Parallel Distrib. Comput.2008, (68): 1487–1503.

[4]Judith S D. High Level Architecture for Simulation[C].Distributed Interactive Simulation and Real Time Applications, IEEE 1997, First International Workshop on 9-10 Jan. USA: IEEE,1997: 9-14.

[5]劉俊杰, 戴亞林, 劉濱, 基于HLA的戰(zhàn)術(shù)級(jí)裝備保障系統(tǒng)研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2006, 6(24):3966-3970.

[6]?zer U, Ercan ? , Cemalettin K. Scenario based distributed manufacturing simulation using HLA Technologies[J].Information Sciences 2009(179):1533–1541.