基于HLA的自行高炮CGF的研究與設(shè)計(jì)

0 引言
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軍事需求的不斷提高，作戰(zhàn)模擬逐步由單機(jī)環(huán)境轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，分布交互式作戰(zhàn)仿真成為研究的重點(diǎn)，各種支撐技術(shù)相繼出臺(tái)，最具代表性和發(fā)展?jié)摿Φ氖腔诟邔芋w系結(jié)構(gòu)(High Level Architecture，HLA)框架下構(gòu)建的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)生成兵力(Computer Generated Forces，CGF)是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它通過一定的協(xié)議把分布在模擬器中的個(gè)體聯(lián)入同一個(gè)虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中實(shí)現(xiàn)綜合仿真。通過對(duì)人類作戰(zhàn)行為足夠的建模，這些實(shí)體能不需要人為的交互而自動(dòng)地對(duì)仿真戰(zhàn)場環(huán)境中的事件和狀態(tài)做出反應(yīng)?；?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/HLA">HLA的某自行高炮武器系統(tǒng)模擬訓(xùn)練平臺(tái)是采用HLA的技術(shù)、體制和思想構(gòu)建起來的先進(jìn)仿真訓(xùn)練環(huán)境，它主要完成高炮的戰(zhàn)法演練、日常訓(xùn)練、裝備論證等任務(wù)。高炮CGF是某自行高炮武器模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中的一個(gè)聯(lián)邦成員，其本身也作為一個(gè)獨(dú)立的聯(lián)邦，能為受訓(xùn)人員提供交戰(zhàn)對(duì)手或援軍的主要兵力實(shí)體，其模型的準(zhǔn)確性、有效性、真實(shí)性將直接關(guān)系到高炮作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練的效果。由上可知，構(gòu)建基于HLA的高炮CGF對(duì)整個(gè)仿真系統(tǒng)科學(xué)、有效地運(yùn)行具有重要的意義。

1 高炮CGF的設(shè)計(jì)思想及原則
1．1 設(shè)計(jì)思想
由上可知，高炮CGF是作為一個(gè)聯(lián)邦成員加入高炮武器系統(tǒng)模擬訓(xùn)練平臺(tái)的，如圖1所示，需要說明的是，高炮CGF本身也是一個(gè)聯(lián)邦，它也有自己的聯(lián)邦成員，本文所研究的就是高炮CGF作為聯(lián)邦其本身的構(gòu)建過程。按照聯(lián)邦開發(fā)執(zhí)行過程(Federation Development and Execution Process，F(xiàn)EDEP)，根據(jù)明確的聯(lián)邦開發(fā)目標(biāo)來開發(fā)聯(lián)邦概念模型(Federation Conceptual Model，F(xiàn)CM)。高炮CGF聯(lián)邦的開發(fā)目標(biāo)是建立一個(gè)能夠在高炮武器系統(tǒng)模擬訓(xùn)練平臺(tái)中為受訓(xùn)人員提供交戰(zhàn)援軍的智能高炮兵力實(shí)體，它不僅具有構(gòu)建各種不同類型和功能的高炮的重用能力，更重要的是通過給定不同的初始化數(shù)據(jù)可快速重構(gòu)出高炮作戰(zhàn)訓(xùn)練所需要的具有不同層次的指揮決策能力和戰(zhàn)術(shù)行為的仿真智能高炮。

1．2 設(shè)計(jì)原則
高炮CGF實(shí)體采用簡化的動(dòng)態(tài)模型，具有節(jié)省時(shí)間、充分體現(xiàn)對(duì)象外在特性、模型易于機(jī)動(dòng)控制的特點(diǎn)。高炮CGF必須符合HLA所提出的聯(lián)邦成員規(guī)則，才能與HLA兼容。HLA為聯(lián)邦和聯(lián)邦成員提出了必須遵循的10條規(guī)則，其中聯(lián)邦成員規(guī)則有5條，分別為：每個(gè)聯(lián)邦成員必須具有一個(gè)符合HLA OMT規(guī)范的仿真對(duì)象模型(Simulation Object Model，SOM)；每個(gè)聯(lián)邦成員必須能夠更新或反射其在SOM中說明的任何屬性、發(fā)送和接受SOM中說明的交互實(shí)例；在聯(lián)邦運(yùn)行過程中，聯(lián)邦成員應(yīng)能動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移或接受在它的SOM中說明的對(duì)象屬性所有權(quán)；聯(lián)邦成員應(yīng)能改變其SOM中規(guī)定的更新屬性值的條件(例如閾值)；聯(lián)邦成員應(yīng)該能管理局部時(shí)間，從而允許它和聯(lián)邦中的其他成員協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)交換。
HLA主要由規(guī)則(Rules)、對(duì)象模型模板(OMT，Object Model Template)和接口規(guī)范(Interface Specification)3部分組成。在HLA中將仿真應(yīng)用與底層的通信和分布仿真基本功能相分離，由運(yùn)行時(shí)間框架(Run Time Infrastructure，RTI)提供的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)底層的通信和基本功能，即在一個(gè)聯(lián)邦的執(zhí)行過程中，所有的聯(lián)邦成員按照HLA的接口規(guī)范說明所要求的方式同RTI進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)成員間的互操作。高炮CG-F、聯(lián)邦通過向RTI請求服務(wù)的方式完成某些操作，并及時(shí)更新對(duì)象實(shí)例的屬性和交互類屬性。

2 高炮CGF系統(tǒng)的仿真模型
通用CGF系統(tǒng)中的模型主要有3種，即物理行為模型、智能行為模型和環(huán)境模型，只有正確地建立這3種模型，最后所得到的CGF對(duì)象才是可信的。高炮CGF實(shí)體一般行為是指高炮在戰(zhàn)場中的物理行為，中間包含了智能行為的實(shí)現(xiàn)，智能行為模型建立在物理模型之上，在通過物理模型獲取感知和命令的基礎(chǔ)上，經(jīng)過推理產(chǎn)生決策，并通過物理模型實(shí)施決策、產(chǎn)生效應(yīng)，作用于戰(zhàn)場環(huán)境。如高炮實(shí)體在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中的機(jī)動(dòng)、偵查、開火，射彈散布，以及高炮分隊(duì)路徑規(guī)劃、隊(duì)形變換、火控運(yùn)用等聚合級(jí)行為。根據(jù)某自行高炮的戰(zhàn)斗行為，將高炮CGF的實(shí)體模型進(jìn)行分類，如圖2所示。