基于HLA的自行高炮CGF的研究與設計

0 引言
隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和軍事需求的不斷提高，作戰模擬逐步由單機環(huán)境轉向網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，分布交互式作戰仿真成為研究的重點(diǎn)，各種支撐技術(shù)相繼出臺，最具代表性和發(fā)展潛力的是基于高層體系結構(High Level Architecture，HLA)框架下構建的作戰仿真系統。計算機生成兵力(Computer Generated Forces，CGF)是作戰仿真系統的一個(gè)重要組成部分，它通過(guò)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)虛擬戰場(chǎng)環(huán)境中實(shí)現綜合仿真。通過(guò)對人類(lèi)作戰行為足夠的建模，這些實(shí)體能不需要人為的交互而自動(dòng)地對仿真戰場(chǎng)環(huán)境中的事件和狀態(tài)做出反應?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/HLA">HLA的某自行高炮武器系統模擬訓練平臺是采用HLA的技術(shù)、體制和思想構建起來(lái)的先進(jìn)仿真訓練環(huán)境，它主要完成高炮的戰法演練、日常訓練、裝備論證等任務(wù)。高炮CGF是某自行高炮武器模擬訓練系統中的一個(gè)聯(lián)邦成員，其本身也作為一個(gè)獨立的聯(lián)邦，能為受訓人員提供交戰對手或援軍的主要兵力實(shí)體，其模型的準確性、有效性、真實(shí)性將直接關(guān)系到高炮作戰模擬訓練的效果。由上可知，構建基于HLA的高炮CGF對整個(gè)仿真系統科學(xué)、有效地運行具有重要的意義。

1 高炮CGF的設計思想及原則
1．1 設計思想
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模擬訓練平臺的，如圖1所示，需要說(shuō)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)邦其本身的構建過(guò)程。按照聯(lián)邦開(kāi)發(fā)執行過(guò)程(Federation Development and Execution Process，FEDEP)，根據明確的聯(lián)邦開(kāi)發(fā)目標來(lái)開(kāi)發(fā)聯(lián)邦概念模型(Federation Conceptual Model，FCM)。高炮CGF聯(lián)邦的開(kāi)發(fā)目標是建立一個(gè)能夠在高炮武器系統模擬訓練平臺中為受訓人員提供交戰援軍的智能高炮兵力實(shí)體，它不僅具有構建各種不同類(lèi)型和功能的高炮的重用能力，更重要的是通過(guò)給定不同的初始化數據可快速重構出高炮作戰訓練所需要的具有不同層次的指揮決策能力和戰術(shù)行為的仿真智能高炮。

1．2 設計原則
高炮CGF實(shí)體采用簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)模型，具有節省時(shí)間、充分體現對象外在特性、模型易于機動(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條規則，其中聯(lián)邦成員規則有5條，分別為：每個(gè)聯(lián)邦成員必須具有一個(gè)符合HLA OMT規范的仿真對象模型(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(shuō)明的任何屬性、發(fā)送和接受SOM中說(shuō)明的交互實(shí)例；在聯(lián)邦運行過(guò)程中，聯(lián)邦成員應能動(dòng)態(tài)轉移或接受在它的SOM中說(shuō)明的對象屬性所有權；聯(lián)邦成員應能改變其SOM中規定的更新屬性值的條件(例如閾值)；聯(lián)邦成員應該能管理局部時(shí)間，從而允許它和聯(lián)邦中的其他成員協(xié)調數據交換。
HLA主要由規則(Rules)、對象模型模板(OMT，Object Model Template)和接口規范(Interface Specification)3部分組成。在HLA中將仿真應用與底層的通信和分布仿真基本功能相分離，由運行時(shí)間框架(Run Time Infrastructure，RTI)提供的服務(wù)來(lái)實(shí)現底層的通信和基本功能，即在一個(gè)聯(lián)邦的執行過(guò)程中，所有的聯(lián)邦成員按照HLA的接口規范說(shuō)明所要求的方式同RTI進(jìn)行數據交換，實(shí)現成員間的互操作。高炮CG-F、聯(lián)邦通過(guò)向RTI請求服務(wù)的方式完成某些操作，并及時(shí)更新對象實(shí)例的屬性和交互類(lèi)屬性。

2 高炮CGF系統的仿真模型
通用CGF系統中的模型主要有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對象才是可信的。高炮CGF實(shí)體一般行為是指高炮在戰場(chǎng)中的物理行為，中間包含了智能行為的實(shí)現，智能行為模型建立在物理模型之上，在通過(guò)物理模型獲取感知和命令的基礎上，經(jīng)過(guò)推理產(chǎn)生決策，并通過(guò)物理模型實(shí)施決策、產(chǎn)生效應，作用于戰場(chǎng)環(huán)境。如高炮實(shí)體在虛擬戰場(chǎng)環(huán)境中的機動(dòng)、偵查、開(kāi)火，射彈散布，以及高炮分隊路徑規劃、隊形變換、火控運用等聚合級行為。根據某自行高炮的戰斗行為，將高炮CGF的實(shí)體模型進(jìn)行分類(lèi)，如圖2所示。