cheng
cheng
Design and Development of Simulation
Directing & Control Software Based on Stand-Alone
Front-End and Back-End
Xuelong HOU1
, Dengan CHEN1, Wenyun WANG2
1the Fifth Department, Naval Aeronautic and Astronautical University, Yantai,
China, 264001
2
Research Department, Naval Aeronautic and Astronautical University, Yantai,
China, 264001
Email :
Abstract: Simulation directing & control software (SDCS was important in warfare
simulation system. First, in order to reduce degree of coupling in model, view and control
of simulation system, a design method of simulation system based on stand-alone front-end (GUI and back-end(simulation engine was introduced; Second, according to the
method based on stand-alone front-end and back-end, the external interface, internal
hierarchical structure and main function of SDCS were described; Finally, two key
technologies such as high level simulation framework based on memory reflection and
operational plan interface description based on entity task modeling were solved. As a cheng
cheng result of application, the method was feasible and effective, and it was of good reference
value for the design and development of SDCS.
Keywords: Simulation directing & control; front-end(GUI; back-end(simulation
engine;warfare simulation; high level simulation framework; task modeling; operational
plan
基于前后台分离的仿真导调控制软件设计与开发
侯学隆 1
,陈邓安 1,王文恽 2
1海军航空工程学院五系,烟台,中国, 264001
2
海军航空工程学院科研部,烟台,中国, 264001
Email:
摘 要:导调控制在作战仿真中具有重要作用。首先,为了减少仿真系统中模型、视图和控制间的耦 合程度,介绍了一种基于前后台分离的仿真系统设计思想;其次,根据前后台分离设计思想,论述了 仿真导调控制软件的外部接口、内部分层结构和主要功能;最后,对仿真导调控制软件中的高层仿真 框架设计、基于任务建模的作战计划描述和兵力指控接口设计进行了分析,解决了基于前后台分离设 计的仿真导调控制软件中的两个关键技术。仿真应用表明,本文所述方法具有较强的实用价值,对于 仿真导调控制系统的开发具有一定的指导意义。
关键词:导调控制;前台(GUI ;后台(仿真引擎;高层仿真框架;任务建模;作战行动计划
1 引言 cheng
cheng 对于分布式仿真系统而言,为了将对抗双方、各 分系统及各种资源连接成一个有机整体,使整个系统 有序、高效、合理运行,运行期的导调、监视与控制 就显得尤为重要。结合航空装备体系对抗仿真系统研 制工程背景,本文介绍一种基于前后台分离的仿真导 调控制软件的设计方法。在该方法的指导下,仿真导 调控制软件可以进行定制化裁剪与加强,形成新的前
台应用控制软件(典型的如兵力指挥软件、武器平台 指控软件,最大程度实现了前台软件的复用性与可 扩展性,并可将模型、视图与控制有效分离,减少系 统间的耦合性,增强系统的可控性。
2 基于前后台分离的仿真系统设计思想
从应用领域和功能划分, 仿真系统可以划分成三种 类型:训练型、 分析型和采办型。 三类仿真系统对导调 控制系统的功能需求有差异, 因此必须对这三类仿真系
统体系结构及运行机制进行分析, 提炼出导调控制系统
作者简介 : 侯学隆 (1979-,男 , 江西樟树 , 汉,硕士 , 讲师 , 主要研究方向 为分布作战仿真、虚拟战场环境。
459System Simulation Technology & Application (Volume 14978-1-61896-025-2
© 2012 SciRes.
共同之处与差异之处, 进而可以归纳总结出导调控制的 全部功能,从而使导调控制具有更强的生命力及适应 性。 采用前后台分离设计的思想, 可以有机统一三种类
型仿真系统的体系结构, 使得在该体系结构下的仿真系 统可以满足训练、 分析、
论证等不同仿真需求。 基于前 后台分离的仿真系统结构如图 1所示。 cheng
cheng
Figure 1. Simulation System Structure Based on seperate front-end and back-end
图 1. 基于前后台分离的仿真系统结构
2.1 后台(仿真引擎
后台是在分布仿真运行调度框架约束与控制下执 行仿真模型的解算、交互、调度与管理的环境,并对 外提供仿真模型的控制接口,也称为仿真引擎。根据 仿真模型复杂度、计算机解算能力、用户运行速度需 求,可以启动多个后台实例运行,以满足复杂大系统 仿真的快速解算。由于从一个后台应用产生多个运行 实例,每个运行实例的功能、处理逻辑和接口都是一 致的。
2.2 前台(GUI
前台是为仿真控制人员(包括红蓝方指挥员,兵 力、武器设备操作控制人员,导调控制人员指挥控 制兵力、控制仿真运行、调度仿真资源提供前端服务 (收集兵力及仿真信息、 下达控制命令 的应用软件, 通常带有显控界面。前台按使用人员可分为红方操控 (指控前台、蓝方操控(指控前台、仿真导调控 制前台三种类型。根据指控及导控需求,这三种类型 的前台可以部署多个运行实例。就兵力的指控和武器
设备的操控而言,红蓝方前台与仿真导调控制前台的 功能、处理逻辑和接口是一致的,这为后台的对外接 口归一化设计奠定了基础。
2.3 高层仿真框架 cheng
cheng HLSF :高层仿真框架(High Level Simulation Framework , HLSF , 提供数据传输、 数据分发管理和 时间管理等服务,协调各前台、后台之间的分布运行。 在前后分离设计的结构模式下,通过对仿真导调 控制软件的个性化定制,可以开发出红、蓝方指挥台 位,一是可最大程度实现前台软件的复用性与可扩展 性;二是可将模型、视图与控制有效分离,提高仿真 模型的可重用性, 减少系统不同组成部分间的耦合性,
增强系统的可控性。
3 仿真导调控制软件设计
3.1 外部接口设计
根据实际应用情况,由于对分两种情况讨论:一 是针对人在回路的仿真器进行导控的外部接口(图 2;二是针对 CGF 进行导控的外部接口(图 3。
Figure 2. External Interface between Simulation Directing&Control Software and
Man-in-loop Simulator 图
2. 仿真导调控制软件与人在回路模拟器之间的接口
Figure 3. External Interface between Simulation Directing&Control Software and
CGF
图 3. 仿真导调控制软件与 CGF 之间的接口 cheng
cheng 其中仿真控制软件通过远程控制器发送控制命 令,包括仿真应用命令和兵力指控命令;通过事件截 获器收集其他成员发出远程控制命令;通过远程监视 器反射作战实体的内部状态信息。对于人在回路的模 拟器,导调控制人员不能直接操控其兵力或武器,只 能间接通过给回路中的人下达语音命令、控制命令字 或作战文书,回路中的人接收到命令信息后,操控受 控兵力,考虑到人与人交互的自然性,仿真导调控制
软件与人在回来的模拟器均内置语音通信接口。
460 System Simulation Technology & Application (Volume 14
978-1-61896-025-2 © 2012 SciRes.
cheng
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3.2 内部分层结构
仿真导调控制软件分四层进行设计, 如图 4所示。
Figure 4. Internal Hierarchical Structure of Simulation
Directing&Control Software
图 4. 仿真导调控制软件内部分层结构
(1 界面层:提供信息显示与导调控制界面, 包 括战场综合信息显示视图、海图与态势显示视图、文 书语音通信视图、实体控制界面、环境调整界面、兵 力树状显示界面、 想定文件操作菜单、 运行管理菜单、 数据过滤设置对话框。
(2 功能层:主要包括远程监视和导调控制功能, 分别由远程监视器和控制器完成。远程监视为导调控 制提供信息支持,监视内容包括成员信息(获取各成 员 IP 、 cheng
cheng hostname 等信息, 为文书语音提供基础信息 , 环境信息,实体详细信息,战场综合信息;远程控制 器主要完成想定远程加载、切换与断点保存,仿真运 行控制,兵力动态创建、删除,兵力属性动态更改, 兵力作战任务与作战计划下达等。
(3网络接口层:包括 TCP/IP网络通信接口和 HLSF 网络通信接口,为监视与导控提供底层支撑。
(4 数据层:提供软件运行所需的各种数据, 包 括想定文件数据,海图数据、军标库、装备型号库。
3.3 主要功能分析
仿真导调控制软件主要包含运行管理与控制功 能、仿真实体监控功能、仿真导调功能、战场综合信 息显示功能和无线语音通信仿真等主要功能 [1-6], 如图 5所示。
3.4 应用模式与运行流程
仿真导调控制软件有两种应用模式:
Figure 5. The Function of Simulation Directing&Control
Software
图 5. 仿真导调控制软件功能
Figure 6. The Runing Flow Process Directing&Control
Software
图 6. 仿真导调控制软件运行流程
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© 2012 SciRes.