賴貴旺 肖樹臣

（中國人民解放軍空軍航空大學(xué)，吉林 長春130022）

0 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，空地導(dǎo)彈往往發(fā)揮著決定性作用。例如在2011年發(fā)生的利比亞戰(zhàn)爭中，多國部隊利用空地導(dǎo)彈對卡扎菲政府軍目標進行持續(xù)打擊，直接引導(dǎo)著戰(zhàn)爭局勢的走向，取得了顯著效果。戰(zhàn)時的高效完成任務(wù)，取決于平時的大量訓(xùn)練。而在日常訓(xùn)練中，空地導(dǎo)彈裝備受費用、壽命、數(shù)量等因素制約，難以快速提升戰(zhàn)斗力。為了解決訓(xùn)練量與裝備壽命等的矛盾，可采用現(xiàn)代仿真技術(shù)開發(fā)出相應(yīng)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，以較低的成本和較高的仿真度來滿足空地導(dǎo)彈的日常訓(xùn)練需求[1]。

在當前仿真技術(shù)中，HLA以其良好的仿真應(yīng)用的互操作性和仿真資源的可重用性已成為開發(fā)分布式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的首選方案，是當前大型仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。據(jù)此本文采用基于HLA技術(shù)進行某型空地導(dǎo)彈模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計的開發(fā)研究。

1 高層體系結(jié)構(gòu)HLA

高層體系結(jié)構(gòu)HLA由美國國防部提出，主要目的是促進仿真應(yīng)用的互操作性和仿真資源的可重用性。HLA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)邦由聯(lián)邦對象模型、若干聯(lián)邦成員和運行時間支撐系統(tǒng)RTI構(gòu)成。

HLA顯著的特點是通過RTI將仿真應(yīng)用層同底層支撐環(huán)境功能分離開，即將具體的仿真功能實現(xiàn)、仿真運行管理和底層傳輸三者分離，隱蔽各自的實現(xiàn)細節(jié)，從而使開發(fā)具有相對獨立性，同時實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用。因此，利用RTI作為仿真支撐系統(tǒng)軟件，進行多領(lǐng)域建模及基于HLA的分布式協(xié)同仿真運行，解決了空地導(dǎo)彈這樣復(fù)雜系統(tǒng)綜合仿真要求的仿真應(yīng)用互操作性、可重用性、可擴展性和實時性等，能夠達到很好的效果。

2 仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

仿真訓(xùn)練系統(tǒng)主要目的在于提供一個能夠滿足部隊人員進行空地導(dǎo)彈模擬訓(xùn)練的仿真環(huán)境，該系統(tǒng)基于HLA框架，能夠?qū)Ω鱾€部分進行相對獨立的開發(fā)研究。系統(tǒng)以飛機、空地導(dǎo)彈和目標為仿真對象，模擬導(dǎo)彈加載任務(wù)規(guī)劃、飛機發(fā)射導(dǎo)彈、電視導(dǎo)引頭開機并回傳圖像、識別并跟蹤目標以及摧毀目標等過程。下面開始進行聯(lián)邦設(shè)計。

2.1 設(shè)計聯(lián)邦、確定聯(lián)邦成員

聯(lián)邦設(shè)計是在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上進行的，并不需要將每一個仿真實體都作為一個聯(lián)邦成員，根據(jù)仿真的目的和應(yīng)用，每個聯(lián)邦成員可以包含若干個仿真實體。據(jù)此系統(tǒng)可劃分成以下幾個聯(lián)邦成員：仿真控制邦員、模型管理邦員、飛機邦員、空地導(dǎo)彈邦員、數(shù)據(jù)記錄邦員以及視景仿真邦員等，其主要組成如圖1所示。

其中，主要邦員所要完成的功能如下：

1）模型管理邦員：負責制定仿真過程中的各種模型，使得仿真以模型驅(qū)動的方式運行，增加仿真的逼真程度，提高模擬訓(xùn)練的效果。

2）仿真控制邦員：負責推進仿真運行，以及各聯(lián)邦成員之間的同步控制。

3）指控邦員：用戶與系統(tǒng)的接口，用戶通過指控邦員進行模擬訓(xùn)練，主要有航跡規(guī)劃，發(fā)射控制導(dǎo)彈，控制導(dǎo)引頭截獲目標，引導(dǎo)導(dǎo)彈打擊目標等。

4）飛機邦員：在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中用于模擬某型空地導(dǎo)彈系統(tǒng)的指揮控制樞紐，規(guī)劃導(dǎo)彈的航跡，控制導(dǎo)彈的發(fā)射，接收導(dǎo)彈回傳的信息及視頻信號。

5）空地導(dǎo)彈邦員：模擬導(dǎo)彈的各種工作情況，模擬導(dǎo)彈型號，接收飛機邦員信息并反饋，發(fā)送“導(dǎo)彈準備好”信息，回傳末制導(dǎo)視頻，識別目標并跟蹤，摧毀目標。

6）視景仿真邦員：虛擬飛機座艙、戰(zhàn)場環(huán)境、目標等。

圖1 系統(tǒng)仿真平臺聯(lián)邦結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)FOM/SOM開發(fā)設(shè)計

聯(lián)邦對象模型（FOM）和仿真對象模型（SOM）由仿真設(shè)計人員制定并頒布。設(shè)計對象類和交互類是FOM/SOM設(shè)計的最重要內(nèi)容，通過它們可實現(xiàn)聯(lián)邦成員之間的信息交換和互操作。通過設(shè)計對象類和交互類，從而確定各個聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)流和控制流。系統(tǒng)根據(jù)功能需求，設(shè)計了目標、導(dǎo)彈、飛機、環(huán)境、干擾和指揮等幾個對象類，控制仿真、指控信息、以及空地導(dǎo)彈四個交互類。對象類的基本屬性、屬性標識以及數(shù)據(jù)類型等具體如表1所示，交互類的參數(shù)、參數(shù)標識以及數(shù)據(jù)類型等具體如表2所示。

表1 對象類基本屬性

表2 交互類

2.3 發(fā)布與訂購

在HLA中，系統(tǒng)通過每個邦員公布計劃產(chǎn)生的對象類和交互類，并訂購感興趣的對象類和交互類，以此實現(xiàn)各個邦員之間的信息交換和互操作。模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中各個邦員與對象類交互類的發(fā)布訂購關(guān)系如表3所示：

表3 FOM/SOM發(fā)布與訂購關(guān)系（P：發(fā)布；S：訂購）

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)采用Windows XP操作系統(tǒng)，以協(xié)同仿真平臺的高層建筑BH RTI 2.0軟件為建模環(huán)境，利用VC++6.0編程軟件，搭建一個集空地導(dǎo)彈通信指揮、發(fā)射控制、操作流程及系統(tǒng)教學(xué)為一體的仿真模擬訓(xùn)練平臺。

3.2 仿真執(zhí)行過程

仿真執(zhí)行的具體步驟如下：

1）仿真開始運行，系統(tǒng)調(diào)用InitializeFederation()初始化各個數(shù)據(jù)，調(diào)用Fed.CreateFederation()創(chuàng)建空地導(dǎo)彈模擬訓(xùn)練系統(tǒng)聯(lián)邦，調(diào)用Fed.JoinFederation()使總控、指控、發(fā)控、導(dǎo)彈、數(shù)據(jù)記錄等邦員加入聯(lián)邦；

2）系統(tǒng)調(diào)用Fed.InitRTI()獲取導(dǎo)彈、控制平臺等對象類及其屬性，仿真控制、指控、發(fā)控、導(dǎo)彈等交互類及其參數(shù)的句柄值；

3）調(diào)用Fed.PublishAndSubscribe()聲明對象類、交互類以及各個邦員之間的發(fā)布/訂購關(guān)系；

4）調(diào)用Fed.InitializeTimeManagement()聲明本訓(xùn)練系統(tǒng)時間推進策略；

5）調(diào)用CreateFederation()類下的派生類，注冊對象類；

6）判斷仿真是否結(jié)束，如果條件不滿足，則進入循環(huán)，繼續(xù)仿真；如果滿足條件，則進入下一步驟；

7）調(diào)用 Fed.ResignFederationExecution()和 Fed.DestroyFederation Execution()退出并注銷聯(lián)邦，模擬訓(xùn)練仿真過程結(jié)束。

4 總結(jié)

本文首先簡要講述了高層體系結(jié)構(gòu)HLA原理，并重點研究了某型空地導(dǎo)彈模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的具體設(shè)計開發(fā)過程。研究表明，對模擬訓(xùn)練系統(tǒng)聯(lián)邦的各個成員的定義及對象類、交互類的設(shè)計，是整個系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的關(guān)鍵，在整個設(shè)計中具有決定性作用。由于本系統(tǒng)基于HLA開發(fā)，具有較高的兼容性及可擴展性，可以在后續(xù)工作中繼續(xù)進行空空導(dǎo)彈、火箭彈以及航空炸彈模塊的開發(fā)，也可以嵌入或者加載其它仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，構(gòu)成龐大的仿真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，這對于未來空地導(dǎo)彈模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的進一步開發(fā)設(shè)計具有一定的參考價值。

［1］王利,趙振南,張亮.基于 HLA 的導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)[J].信息技術(shù),2013(6)：152-156.

［2］陳蕾,姜允東.某型電視制導(dǎo)空地導(dǎo)彈仿真研究[J].系統(tǒng)仿真技術(shù),2012,8(3)：192-196.

［3］馬瀟瀟,李青,耿廣龍,等.基于HLA的空地制導(dǎo)武器仿真訓(xùn)練系統(tǒng)研究[J].艦船電子工程,2012(6)：4-7.