基于HLA/RTI仿真的聯邦成員的設計與實現

摘 要：針對空地對抗作戰仿真問題，采用高級體系結構和運行支撐框架技術設計和實現了模擬空地對抗作戰仿真的聯邦成員。構建了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。

關鍵詞：高級體系結構；運行支持系統；對象模型

引言

仿真技術的發展經過了三個階段：仿真網絡（SIMNET），分布交互仿真（DIS）和聚合級仿真協議（ALSP）高級體系結構（HLA）。[1]基于HLA的分布仿真是今后仿真發展的主要方向，故文章選用高級體系結構對空地對抗仿真的聯邦成員進行了研究。

1 高級體系結構

HLA中將實現某種特定仿真目的的仿真系統稱為聯邦。聯邦由若干交互的仿真應用和其它一些相關的應用（統稱聯邦成員Federate）、運行支持系統（RTI）和聯邦對象模型（OM）構成。[2]聯邦成員由若干對象構成， 成員間通過RTI提供的服務來實現交互。

1.1 RTI簡介

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

1.2 對象模型模版

對象模型模板（OMT）是HLA應用系統中聯邦執行數據交互的基礎。OMT 主要由對象模型鑒別表、對象類結構表、交互類結構表、屬性表、參數表、枚舉數據類型表、復合數據類型表、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，奉命攔截該架戰斗機。

2.1 聯邦成員設計

在作戰中，設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

將表1和表2輸入OMDT生成Fed文件，當RTI創建聯邦時予以加載。

下面以A方飛機為例，詳細介紹仿真如何實現：

（1）創建聯邦

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

（2）加入聯邦

調用FedHandle=rtiAmb.joinFederationExecution（“A方空襲飛機”，“空地對抗仿真”，&fedAmb）；其中“A方空襲飛機”為聯邦成員名，FedHandle為函數返回的成員句柄值。

（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；//通知成員當前的聯邦仿真時間grantTime

然后跳轉第7步，直至仿真結束。

3 結束語

文章以模擬的空地對抗仿真為研究內容，基于HLA/RTI設計和實現了仿真聯邦成員。在設計和實現過程中采用通用的技術框架、模型和數據標準，具有較好的通用性。

參考文獻

[1]周彥，戴劍偉.HLA仿真程序設計[M].北京：電子工業出版社，2002：3-20.

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

[3]郝江波.基于HLA的分布交互仿真應用系統開發研究[J].系統仿真學報，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計[J].系統仿真學報， 2009， 21（2）： 386-387.

作者簡介：劉婭，（1981.12-）女，江蘇省連云港，本科學歷，講師，研究方向：程序設計和數據庫。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；//通知成員當前的聯邦仿真時間grantTime

然后跳轉第7步，直至仿真結束。

3 結束語

文章以模擬的空地對抗仿真為研究內容，基于HLA/RTI設計和實現了仿真聯邦成員。在設計和實現過程中采用通用的技術框架、模型和數據標準，具有較好的通用性。

參考文獻

[1]周彥，戴劍偉.HLA仿真程序設計[M].北京：電子工業出版社，2002：3-20.

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

[3]郝江波.基于HLA的分布交互仿真應用系統開發研究[J].系統仿真學報，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計[J].系統仿真學報， 2009， 21（2）： 386-387.

作者簡介：劉婭，（1981.12-）女，江蘇省連云港，本科學歷，講師，研究方向：程序設計和數據庫。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；//通知成員當前的聯邦仿真時間grantTime

然后跳轉第7步，直至仿真結束。

3 結束語

文章以模擬的空地對抗仿真為研究內容，基于HLA/RTI設計和實現了仿真聯邦成員。在設計和實現過程中采用通用的技術框架、模型和數據標準，具有較好的通用性。

參考文獻

[1]周彥，戴劍偉.HLA仿真程序設計[M].北京：電子工業出版社，2002：3-20.

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

[3]郝江波.基于HLA的分布交互仿真應用系統開發研究[J].系統仿真學報，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計[J].系統仿真學報， 2009， 21（2）： 386-387.

作者簡介：劉婭，（1981.12-）女，江蘇省連云港，本科學歷，講師，研究方向：程序設計和數據庫。endprint