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        基于HLA/RTI仿真的聯(lián)邦成員的設(shè)計與實現(xiàn)

        2014-11-03 02:58:24劉婭
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年32期

        摘 要:針對空地對抗作戰(zhàn)仿真問題,采用高級體系結(jié)構(gòu)和運行支撐框架技術(shù)設(shè)計和實現(xiàn)了模擬空地對抗作戰(zhàn)仿真的聯(lián)邦成員。構(gòu)建了FOM/SOM并生成了FED文件,為以后空地對抗仿真平臺研究提供基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:高級體系結(jié)構(gòu);運行支持系統(tǒng);對象模型

        引言

        仿真技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了三個階段:仿真網(wǎng)絡(luò)(SIMNET),分布交互仿真(DIS)和聚合級仿真協(xié)議(ALSP)高級體系結(jié)構(gòu)(HLA)。[1]基于HLA的分布仿真是今后仿真發(fā)展的主要方向,故文章選用高級體系結(jié)構(gòu)對空地對抗仿真的聯(lián)邦成員進行了研究。

        1 高級體系結(jié)構(gòu)

        HLA中將實現(xiàn)某種特定仿真目的的仿真系統(tǒng)稱為聯(lián)邦。聯(lián)邦由若干交互的仿真應(yīng)用和其它一些相關(guān)的應(yīng)用(統(tǒng)稱聯(lián)邦成員Federate)、運行支持系統(tǒng)(RTI)和聯(lián)邦對象模型(OM)構(gòu)成。[2]聯(lián)邦成員由若干對象構(gòu)成, 成員間通過RTI提供的服務(wù)來實現(xiàn)交互。

        1.1 RTI簡介

        RTI是一個按照HLA接口規(guī)范開發(fā)的軟件系統(tǒng),能為仿真應(yīng)用提供通用的、相對獨立的支撐服務(wù),其功能類似于分布式操作系統(tǒng)。[3]

        1.2 對象模型模版

        對象模型模板(OMT)是HLA應(yīng)用系統(tǒng)中聯(lián)邦執(zhí)行數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)。OMT 主要由對象模型鑒別表、對象類結(jié)構(gòu)表、交互類結(jié)構(gòu)表、屬性表、參數(shù)表、枚舉數(shù)據(jù)類型表、復(fù)合數(shù)據(jù)類型表、路徑空間表、FOM/SOM 詞典九種表格組成。[4]

        2 模擬仿真

        實例:A方出動一架戰(zhàn)斗機空襲B方陣地,攻擊目標為陣地司令部,B方探查到空情指示,奉命攔截該架戰(zhàn)斗機。

        2.1 聯(lián)邦成員設(shè)計

        在作戰(zhàn)中,設(shè)計了兩個成員來仿真該空襲過程。一個為A方空襲飛機成員,一個B方陣地。雙方公布/定購關(guān)系如下:A方飛機成員(B方陣地訂購): 對象類-飛機,交互類-飛機投擲炸彈、飛機被擊毀;B方陣地成員公布(A方飛機成員訂購):對象類-B方陣地營司令部,交互類-高炮對飛機開火。

        其FOM/SOM定義的對象類(表1)和交互類(表2)如下:

        表1 對象類表

        表2 交互類表

        2.2 RTI實現(xiàn)

        將表1和表2輸入OMDT生成Fed文件,當RTI創(chuàng)建聯(lián)邦時予以加載。

        下面以A方飛機為例,詳細介紹仿真如何實現(xiàn):

        (1)創(chuàng)建聯(lián)邦

        調(diào)用rtiAmb.createFederationExecution(“空地對抗仿真”,“airraid.fed”);其中“空地對抗仿真”是將要創(chuàng)建的聯(lián)邦的名字,“airraid.fed”是由FOM/SOM生成的Fed文件名。

        (2)加入聯(lián)邦

        調(diào)用FedHandle=rtiAmb.joinFederationExecution(“A方空襲飛機”,“空地對抗仿真”,&fedAmb);其中“A方空襲飛機”為聯(lián)邦成員名,F(xiàn)edHandle為函數(shù)返回的成員句柄值。

        (3)獲取Fed文件定義的對象類及其屬性、交互類及其參數(shù)的句柄值

        獲取B方司令部對象類及其屬性的句柄值:

        HeadquartersId=rtiAmb.getObjectClassHandle( “Headquarters”);

        positionId= rtiAmb.getAttributeHandle(“position”, HeadquartersId);

        獲取飛機交互類及其屬性的句柄值:

        PlaneDamageId=rtiAmb.getInteractionClassHandle(“PlaneDama ge”);

        PCrashId=Id=rtiAmb.getParameterHandle(“num”,PlaneDamageId);

        (4)聲明公布/定購關(guān)系

        公布A方飛機對象類:

        AttributeHandleSet *Attributes= RTI::AttributeHandleSetFactory::create(3);

        Attributes->add( PnumId ); //加入飛機編號屬性

        Attributes->add( PpositionId ); //加入飛機位置屬性

        Attributes->add( PvelocityId ); //加入飛機速度屬性

        rtiAmb.publishObjectClass( PlaneId, *Attributes);//公布飛機對象類

        Attributes->empty();

        定購B方司令部對象類:

        Attributes->add(HpositionId ); //加入司令部位置屬性

        Attributes->add(HstateId ); //加入司令部狀態(tài)屬性

        rtiAmb.subscribeObjectClass(HId, *Attributes);//訂購司令部對象類

        delete Attributes;

        公布飛機投彈和飛機墜毀交互類:

        rtiAmb.publishInteractionClass(DropBombId );//公布飛機投彈類

        rtiAmb.publishInteractionClass(PlaneDamageId );//公布飛機墜毀類

        定購高炮開火交互類:

        rtiAmb.subscribeInteractionClass(FireId);

        (5)聲明時間推進策略endprint

        飛機成員的時間推進既Regulating又為Constrained。

        rtiAmb.enableTimeConstrained(); //聲明時間推進為Constrained

        rtiAmb.enableTimeRegulation(Federate_time,Lookahead_time);//聲明時間推進為Regulating.其中Federate_time為當前的聯(lián)邦仿真時間,Lookahead_time為成員的前瞻時間。

        (6)注冊飛機對象類

        PlaneInstanceId = rtiAmb.registerObjectInstance (PlaneId);

        (7)發(fā)送飛機投擲炸彈交互

        ParameterHandleValuePairSet*pParams=RTI::ParameterSetFactory::create(3);

        pParams->add(Dbomb_typeId,(char*)&bombType,sizeof(bombType));

        pParams->add(Dbomb _noId,(char*)&bombNum , sizeof(bombNo));

        pParams->add(Bpoint_fallId,(char*)&point_fall , sizeof(Vector));

        rtiAmb.sendInteraction(DBombId, *pParams, time_stamp,NULL);

        (8)請求時間推進

        rtiAmb.timeAdvanceRequest(requestTime);//請求時間推進

        FederateAmbassador::timeAdvanceGrant;//通知成員當前的聯(lián)邦仿真時間grantTime

        然后跳轉(zhuǎn)第7步,直至仿真結(jié)束。

        3 結(jié)束語

        文章以模擬的空地對抗仿真為研究內(nèi)容,基于HLA/RTI設(shè)計和實現(xiàn)了仿真聯(lián)邦成員。在設(shè)計和實現(xiàn)過程中采用通用的技術(shù)框架、模型和數(shù)據(jù)標準,具有較好的通用性。

        參考文獻

        [1]周彥,戴劍偉.HLA仿真程序設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002:3-20.

        [2]齊歡,代建民,吳義明. HLA仿真與UML建模[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2004:6-40.

        [3]郝江波.基于HLA的分布交互仿真應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2000, 12(05): 253-255.

        [4]王元慧.基于HLA的艦船操縱綜合仿真平臺的設(shè)計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2009, 21(2): 386-387.

        作者簡介:劉婭,(1981.12-)女,江蘇省連云港,本科學(xué)歷,講師,研究方向:程序設(shè)計和數(shù)據(jù)庫。endprint

        飛機成員的時間推進既Regulating又為Constrained。

        rtiAmb.enableTimeConstrained(); //聲明時間推進為Constrained

        rtiAmb.enableTimeRegulation(Federate_time,Lookahead_time);//聲明時間推進為Regulating.其中Federate_time為當前的聯(lián)邦仿真時間,Lookahead_time為成員的前瞻時間。

        (6)注冊飛機對象類

        PlaneInstanceId = rtiAmb.registerObjectInstance (PlaneId);

        (7)發(fā)送飛機投擲炸彈交互

        ParameterHandleValuePairSet*pParams=RTI::ParameterSetFactory::create(3);

        pParams->add(Dbomb_typeId,(char*)&bombType,sizeof(bombType));

        pParams->add(Dbomb _noId,(char*)&bombNum , sizeof(bombNo));

        pParams->add(Bpoint_fallId,(char*)&point_fall , sizeof(Vector));

        rtiAmb.sendInteraction(DBombId, *pParams, time_stamp,NULL);

        (8)請求時間推進

        rtiAmb.timeAdvanceRequest(requestTime);//請求時間推進

        FederateAmbassador::timeAdvanceGrant;//通知成員當前的聯(lián)邦仿真時間grantTime

        然后跳轉(zhuǎn)第7步,直至仿真結(jié)束。

        3 結(jié)束語

        文章以模擬的空地對抗仿真為研究內(nèi)容,基于HLA/RTI設(shè)計和實現(xiàn)了仿真聯(lián)邦成員。在設(shè)計和實現(xiàn)過程中采用通用的技術(shù)框架、模型和數(shù)據(jù)標準,具有較好的通用性。

        參考文獻

        [1]周彥,戴劍偉.HLA仿真程序設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002:3-20.

        [2]齊歡,代建民,吳義明. HLA仿真與UML建模[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2004:6-40.

        [3]郝江波.基于HLA的分布交互仿真應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2000, 12(05): 253-255.

        [4]王元慧.基于HLA的艦船操縱綜合仿真平臺的設(shè)計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2009, 21(2): 386-387.

        作者簡介:劉婭,(1981.12-)女,江蘇省連云港,本科學(xué)歷,講師,研究方向:程序設(shè)計和數(shù)據(jù)庫。endprint

        飛機成員的時間推進既Regulating又為Constrained。

        rtiAmb.enableTimeConstrained(); //聲明時間推進為Constrained

        rtiAmb.enableTimeRegulation(Federate_time,Lookahead_time);//聲明時間推進為Regulating.其中Federate_time為當前的聯(lián)邦仿真時間,Lookahead_time為成員的前瞻時間。

        (6)注冊飛機對象類

        PlaneInstanceId = rtiAmb.registerObjectInstance (PlaneId);

        (7)發(fā)送飛機投擲炸彈交互

        ParameterHandleValuePairSet*pParams=RTI::ParameterSetFactory::create(3);

        pParams->add(Dbomb_typeId,(char*)&bombType,sizeof(bombType));

        pParams->add(Dbomb _noId,(char*)&bombNum , sizeof(bombNo));

        pParams->add(Bpoint_fallId,(char*)&point_fall , sizeof(Vector));

        rtiAmb.sendInteraction(DBombId, *pParams, time_stamp,NULL);

        (8)請求時間推進

        rtiAmb.timeAdvanceRequest(requestTime);//請求時間推進

        FederateAmbassador::timeAdvanceGrant;//通知成員當前的聯(lián)邦仿真時間grantTime

        然后跳轉(zhuǎn)第7步,直至仿真結(jié)束。

        3 結(jié)束語

        文章以模擬的空地對抗仿真為研究內(nèi)容,基于HLA/RTI設(shè)計和實現(xiàn)了仿真聯(lián)邦成員。在設(shè)計和實現(xiàn)過程中采用通用的技術(shù)框架、模型和數(shù)據(jù)標準,具有較好的通用性。

        參考文獻

        [1]周彥,戴劍偉.HLA仿真程序設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002:3-20.

        [2]齊歡,代建民,吳義明. HLA仿真與UML建模[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2004:6-40.

        [3]郝江波.基于HLA的分布交互仿真應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2000, 12(05): 253-255.

        [4]王元慧.基于HLA的艦船操縱綜合仿真平臺的設(shè)計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2009, 21(2): 386-387.

        作者簡介:劉婭,(1981.12-)女,江蘇省連云港,本科學(xué)歷,講師,研究方向:程序設(shè)計和數(shù)據(jù)庫。endprint

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