專利名稱：面向體系結構研究的基于bom的分布式仿真系統(tǒng)的開發(fā)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種仿真系統(tǒng)設計，特別涉及一種面向體系結構研究的基于BOM的分布式仿真系統(tǒng)的開發(fā)方法，屬于仿真技術領域。
背景技術：
在科學技術的推動下，作戰(zhàn)系統(tǒng)正朝著網(wǎng)絡中心化的方向快速發(fā)展，其核心特征就是信息網(wǎng)絡的協(xié)同作戰(zhàn)。在基礎網(wǎng)絡的支持下，作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元通過信息交互建立起作用關系，組成了結構復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)。這一變化給未來的作戰(zhàn)系統(tǒng)研究提出了一系列新的研究課題。網(wǎng)絡化作戰(zhàn)是以信息技術為核心的新技術革命推動產(chǎn)生的結果，是現(xiàn)代防空作戰(zhàn) 的發(fā)展趨勢，同時也是軍事理論發(fā)展的最新成果。由于網(wǎng)絡化防空火控仿真系統(tǒng)交互關系復雜、構成單元繁多，通?；诟邔芋w系結構(HLA)實現(xiàn)。然而，HLA僅對聯(lián)邦成員和聯(lián)邦做出規(guī)范，并且聯(lián)邦成員對于FOM的依賴性較強。因此，在仿真系統(tǒng)開發(fā)中有以下缺陷第一，缺少更小粒度的仿真模型開發(fā)規(guī)范，導致模型的重用性較差；第二，聯(lián)邦成員過度依賴F0M,使得系統(tǒng)的互操作性和可維護性降低，且不便于完成仿真系統(tǒng)開發(fā)后修改聯(lián)邦和聯(lián)邦成員。1998 年仿真互操作標準組織(Simulation Interoperation StandardOrganization, SISO)提出了基本對象模型(Base Object Mode, BOM)概念和組合式的開發(fā)模式，SISO給出BOM的概念為Β0Μ是概念模型、仿真對象模型或聯(lián)邦對象模型的模塊化表示，是仿真系統(tǒng)和聯(lián)邦的開發(fā)和擴展所需的構建模塊。BOM提供了一種可以定義聯(lián)邦概念模型和使用HLA中OMT構建聯(lián)邦中界面元件的機制，鼓勵模型和聯(lián)邦的快速構建。并于2006年3月，發(fā)布了 BOM模板規(guī)范。BOM充分體現(xiàn)了資源重復利用和模塊化開發(fā)的思想，將可重用的模塊按照統(tǒng)一的標準規(guī)范集成在一起，從而達到快速和高效構成仿真應用的目的。采用基于組件的開發(fā)模式最重要的原則就是將用戶的邏輯模型與底層實現(xiàn)相分離，削弱模型和實現(xiàn)技術之間的耦合關系，使得仿真模型組件具有高內(nèi)聚低耦合的特點，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)功能的靈活擴展性?？山M合性是BOM的重要特性，它主要有兩種組合方式一種是將所有子BOM內(nèi)容復制到一個新的BOM中，其中模型識別可以選用某一個BOM的元數(shù)據(jù)，而將原始元數(shù)據(jù)作為引用；另外一種方式是在新的BOM中定義更高層次的相互作用模式，在模式動作或者模式變化中引用其他Β0Μ。BOM模板包含四個主要的模板組件，分別是模型識別、概念模型、HLA對象模型和模型映射。另外，注釋和詞典用于指明BOM的語法結構。BOM數(shù)據(jù)交換格式基于XML進行定義，可以支撐BOMs的開發(fā)和確認。模型識別以文檔化形式描述BOM的元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)是從公共使用的元數(shù)據(jù)標準集合中抽取出來，它包括了需求信息、概念模型信息、適用領域和范圍、集成經(jīng)驗、修訂歷史等。它具有模型識別的功能，是模型重用的主要依據(jù)。相對于HLA對象模型鑒別表，BOM元數(shù)據(jù)增加了使用限制、使用歷史、引用等字段，有利于BOM應用的反饋，并更好地支持了BOM的辨別和篩選。概念模型包括相互作用模式表、狀態(tài)機、實體類型和事件類型。它通過概念實體類型定義的概念實體和概念事件類型定義的概念事件，分別描述客觀世界的事物，并以相互作用的模式和狀態(tài)機動態(tài)刻畫這些事物之間的交互關系。模式描述表通過動作描述了實體與實體的交互過程；狀態(tài)機則描述了實體狀態(tài)之間的變化；實體類型則是概念模型中的概念實體，是真實世界的實體的抽象，表示模式描述和狀態(tài)機描述中的實體；事件類型表示了實體之間的相互作用。模型映射將概念模型中的實體類型和事件類型映射到HLA OMT結構規(guī)范中的對象模型，從而使得概念模型和HLA對象模型的開發(fā)呈現(xiàn)松耦合特性。實體類型映射把概念模型中的實體與HLA對象模型的對象類元素進行映射，事件類型映射把概念模型中的事件與HLA對象模型中的交互類元素進行映射，使抽象的概念模型與具體的實現(xiàn)技術相分離。
HLA對象模型對應于概念模型的仿真模型，描述了對象類及其屬性、交互類及其參數(shù)、數(shù)據(jù)類型，還包含有關仿真模型之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a信息，這些都是BOM接口信息的組成部分。傳統(tǒng)的分布式仿真在HLA上的應用已經(jīng)比較成熟，其系統(tǒng)仿真的基本粒度是聯(lián)邦成員，其缺點是缺乏靈活性和可重用性，當聯(lián)邦成員劃分變化時，需要重新開發(fā)，系統(tǒng)維護和重開發(fā)難度大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種面向體系結構研究的基于BOM的分布式仿真系統(tǒng)的設計方法，并且使得系統(tǒng)開發(fā)的基本粒度由聯(lián)邦成員細化為基本模型組件。該方法首先將仿真系統(tǒng)劃分層次化的模型體系，然后自底向上依次進行基本模型、復合模型、聯(lián)邦成員的開發(fā)。基本模型是構建復合模型以及聯(lián)邦成員的基本元素，通過組合具有互操作性和可重用性的模型構建一個大小可伸縮、功能可定制的聯(lián)邦成員，從而規(guī)范了模型的開發(fā)過程，提高了聯(lián)邦成員以及聯(lián)邦設計的靈活性。該方案是這樣實現(xiàn)的—種面向體系結構研究的基于BOM的分布式仿真系統(tǒng)開發(fā)方法,該方法包括以下步驟第I步分析被仿真對象，確定仿真的實體集合及其之間的交互關系，規(guī)劃聯(lián)邦結構，劃分聯(lián)邦單元；第2步進行仿真系統(tǒng)層次設計；仿真系統(tǒng)的最高層次為聯(lián)邦單元，最低層次為實體，中間層次為復合體；所述復合體是由實體組成的，組成復合體的實體共同完成一項功倉泛;第3步根據(jù)仿真系統(tǒng)的層次結構，自底向上進行實體、復合體、聯(lián)邦成員的開發(fā)；包括①針對每個實體開發(fā)一個基本BOM模型，構成BOM模型庫；所述基本模型的設計遵循BOM的規(guī)范定義并符合BOM數(shù)據(jù)交換格式，最終輸出為XML格式的BOM定義文件；
②針對每個復合體，從BOM模型庫中查找所述復合體所涉及的實體對應的基本BOM模型，完成這些基本BOM模型的組合，從而形成復合BOM模型； ③根據(jù)已經(jīng)設計規(guī)劃好的聯(lián)邦構架，組合已有的基本BOM模型和復合BOM模型，從而形成基于BOM的聯(lián)邦成員。優(yōu)選地，該方法進一步包括所述仿真系統(tǒng)的層次結構包括的復合體層為一層或一層以上；當復合體由實體和其他復合體組成時，從BOM模型庫中查找所述復合體所涉及的實體對應的基本BOM模型，并結合所述其他復合體 的復合BOM模型，完成這些BOM模型的組合，從而形成新的復合BOM模型。優(yōu)選地，在從BOM模型庫中查找所需基本BOM模型時，如果沒有符合要求的基本BOM模型，則開發(fā)符合要求的新基本BOM模型，并增加到BOM模型庫中。當需要對仿真對象重建或修改時，通過對基本BOM組件的重組和重開發(fā)實現(xiàn)。有益效果本發(fā)明是基于BOM的開發(fā)方法，并自底向上依次進行基本模型、復合模型、聯(lián)邦成員設計，而非現(xiàn)有技術直接基于聯(lián)邦成員進行開發(fā)設計，本發(fā)明能夠通過基本模型的重組快速開發(fā)具有不同體系結構的系統(tǒng)，縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)效率。具體優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個方面(I)BOMs利用XML和XML Schema進行描述，為上下文的校驗和定義提供了機制，有利于交互數(shù)據(jù)的理解；(2)基本模型組件實現(xiàn)了與仿真框架松耦合，提高了模型可重用性；(3)復合模型的開發(fā)可利用基本模型組合實現(xiàn)，提高了靈活性；(4)聯(lián)邦成員可以利用復合模型和基本模型的聚合實現(xiàn)，加快了聯(lián)邦開發(fā)的速度，同時使仿真系統(tǒng)具有很強的靈活性與可擴展能力；(5)降低了系統(tǒng)維護和重開發(fā)的難度。


圖I一網(wǎng)絡化防空火控仿真系統(tǒng)層次框架設計；圖2—火控組網(wǎng)復合模型結構圖；圖3—指揮決策聯(lián)邦成員的聚合。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明BOM的可組合特性使得仿真系統(tǒng)的開發(fā)可以自下而上的進行?；贐OM的設計，首先對仿真系統(tǒng)架構進行層次化劃分，根據(jù)模型的復雜度和可分解性將所有仿真對象模型劃分為不同的層次，以便進行基本模型的設計和高層模型的組合設計。聯(lián)邦成員本質上是模型交互關系的集合，因而也可基于BOM組合來實現(xiàn)。由于現(xiàn)實實體是可以分的，因而符合面向對象開發(fā)的要求。本發(fā)明的設計方法具體包括如下步驟第I步分析被仿真對象，確定仿真的實體集合及其之間的交互關系，規(guī)劃聯(lián)邦結構，劃分聯(lián)邦成員；
這里所說的實體是本發(fā)明系統(tǒng)仿真的最低粒度，它是完成系統(tǒng)中的基本功能單元，可以是實際存在的設備，例如雷達、指揮中心、紅外探測等等，也可以是虛擬的功能單
J Li ο第2步進行仿真系統(tǒng)層次設計；仿真系統(tǒng)的最高層次為聯(lián)邦單元，最低層次為實體，中間層次為復合體。所述復合體是由實體組成的,組成復合體的實體共同完成一項功倉泛。對于某些復雜的仿真對象，復合體層也可以是多層，那么復合體還可以由實體和其他復合體組成。第3步根據(jù)仿真系統(tǒng)的層次結構，自底向上進行實體、復合體、聯(lián)邦成員的開發(fā)。具體為步驟31 :針對每個實體開發(fā)一個基本BOM模型，構成BOM模型庫；所述基本模型的 設計遵循BOM的規(guī)范定義并符合BOM數(shù)據(jù)交換格式，最終輸出為XML格式的BOM定義文件；步驟32 :針對每個復合體，根據(jù)組成該復合體的實體，從BOM模型庫中查所述功能所涉及的實體對應的基本BOM模型，完成這些基本BOM模型的組合，從而形成所述功能對應的復合BOM模型；當復合體由實體和其他復合體組成時，從BOM模型庫中查找所述復合體所涉及的實體對應的基本BOM模型，并結合所述其他復合體的復合BOM模型，完成這些BOM模型的組合，從而形成新的復合BOM模型?？梢姀秃螧OM模型不僅可以由基本BOM模型組合而成，也可以由基本BOM模型和其他復合BOM模型共同組合而成，從而形成了多層次的復合BOM模型。第4步根據(jù)已經(jīng)設計規(guī)劃好的聯(lián)邦構架，組合已有的基本BOM模型和復合BOM模型，從而形成基于BOM的聯(lián)邦成員。至此，本流程結束。當需要對仿真對象重建或修改時，可以通過對基本BOM組件的重組和重開發(fā)實現(xiàn)，從而可以更便捷的開發(fā)出具有不同體系結構的系統(tǒng)，縮短了開發(fā)周期，提聞了開發(fā)效率。由以上所述可見，聯(lián)邦構架是預先規(guī)劃好的，即預先確定組成仿真系統(tǒng)的聯(lián)邦成員，再去確定實體和復合體，所以系統(tǒng)的設計過程還是自上而下的，在開發(fā)之前已經(jīng)構建好了層次構架。但是系統(tǒng)的開發(fā)過程是從底層BOM基本模型入手的，所以開發(fā)過程還是自下而上的，這樣才能進行BOM模型的組合。下面以防空火控系統(tǒng)為仿真對象，對本發(fā)明的仿真設計方法進行描述。如圖I所示，本實施例中的防空火控系統(tǒng)包括基本模型、復合模型和聯(lián)邦成員三個層次。其中，基本模型是仿真系統(tǒng)的最小粒度，是仿真系統(tǒng)的基本單元；復合模型是基本模型的組合；聯(lián)邦成員則是BOM組合對于HLA規(guī)則的實現(xiàn)。I.基本模型設計基本模型是進行其他層次模型及聯(lián)邦成員開發(fā)的基礎，是整個仿真系統(tǒng)的基本構件?；灸Ｐ偷脑O計需要遵循BOM的規(guī)范定義并符合BOM數(shù)據(jù)交換格式，最終輸出為XML格式的BOM定義文件。以下結合紅外探測模型分析基本模型的設計構建方法，省略了紅外探測BOM(InfraredBOM)模式識別和注釋等其他某些信息。
I. I概念模型概念模型利用相互作用模式表和狀態(tài)機來實現(xiàn)描述概念實體的功能，而其中的實體類型和事件類型則描述了相互作用模式中出現(xiàn)的實體和事件。表I為相互作用模式表，它定義了紅外探測BOM的工作模式(Infrared WorkPattern),描述了紅外探測的基本過程。表I相互作用模式表
權利要求
1.一種面向體系結構研究的基于BOM的分布式仿真系統(tǒng)開發(fā)方法,其特征在于,該方法包括以下步驟 第I步分析被仿真對象，確定仿真的實體集合及其之間的交互關系，規(guī)劃聯(lián)邦結構，劃分聯(lián)邦單元； 第2步進行仿真系統(tǒng)層次設計仿真系統(tǒng)的最高層次為聯(lián)邦單元，最低層次為實體，中間層次為復合體；所述復合體是由實體組成的,組成復合體的實體共同完成一項功能； 第3步根據(jù)仿真系統(tǒng)的層次結構，自底向上進行實體、復合體、聯(lián)邦成員的開發(fā)；包括 ①針對每個實體開發(fā)一個基本BOM模型，構成BOM模型庫；所述基本模型的設計遵循BOM的規(guī)范定義并符合BOM數(shù)據(jù)交換格式，最終輸出為XML格式的BOM定義文件； ②針對每個復合體,從BOM模型庫中查找所述復合體所涉及的實體對應的基本BOM模型，完成這些基本BOM模型的組合，從而形成復合BOM模型； ③根據(jù)已經(jīng)設計規(guī)劃好的聯(lián)邦構架，組合已有的基本BOM模型和復合BOM模型，從而形成基于BOM的聯(lián)邦成員。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括所述仿真系統(tǒng)的層次結構包括的復合體層為一層或一層以上；當復合體由實體和其他復合體組成時，從BOM模型庫中查找所述復合體所涉及的實體對應的基本BOM模型，并結合所述其他復合體的復合BOM模型，完成這些BOM模型的組合，從而形成新的復合BOM模型。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于，在從BOM模型庫中查找所需基本BOM模型時，如果沒有符合要求的基本BOM模型，則開發(fā)符合要求的新基本BOM模型，并增加到BOM模型庫中。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，當需要對仿真對象重建或修改時，通過對基本BOM組件的重組和重開發(fā)實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向體系結構的基于BOM的分布式仿真系統(tǒng)開發(fā)方法，屬于仿真技術領域。該方法將系統(tǒng)開發(fā)的基本粒度由聯(lián)邦成員細化為基本模型組件。該方法首先將仿真系統(tǒng)劃分層次化的模型體系，然后自底向上依次進行基本模型、復合模型、聯(lián)邦成員和聯(lián)邦的設計。基本模型是構建復合模型以及聯(lián)邦成員的基本元素，通過組合具有互操作性和可重用性的模型構建一個大小可伸縮、功能可定制的聯(lián)邦成員，從而規(guī)范了模型的開發(fā)過程，提高了聯(lián)邦成員以及聯(lián)邦靈活性。通過對基本組件的重組和重開發(fā)，可以更便捷的開發(fā)出具有不同體系結構的系統(tǒng)，縮短了開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。
文檔編號G06F17/50GK102779039SQ20121020201
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權日2012年6月15日
發(fā)明者于海心, 張娟, 竺文彬, 董仕可, 連曉巖, 陳是君, 陳晨, 陳杰 申請人:北京理工大學