基于HLA的自行高炮CGF的研究與設計

0 引言
隨著計算機網(wǎng)絡技術和軍事需求的不斷提高，作戰(zhàn)模擬逐步由單機環(huán)境轉向網(wǎng)絡環(huán)境，分布交互式作戰(zhàn)仿真成為研究的重點，各種支撐技術相繼出臺，最具代表性和發(fā)展?jié)摿Φ氖腔诟邔芋w系結構(High Level Architecture，HLA)框架下構建的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)。計算機生成兵力(Computer Generated Forces，CGF)是作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的一個重要組成部分，它通過一定的協(xié)議把分布在模擬器中的個體聯(lián)入同一個虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中實現(xiàn)綜合仿真。通過對人類作戰(zhàn)行為足夠的建模，這些實體能不需要人為的交互而自動地對仿真戰(zhàn)場環(huán)境中的事件和狀態(tài)做出反應。基于HLA的某自行高炮武器系統(tǒng)模擬訓練平臺是采用HLA的技術、體制和思想構建起來的先進仿真訓練環(huán)境，它主要完成高炮的戰(zhàn)法演練、日常訓練、裝備論證等任務。高炮CGF是某自行高炮武器模擬訓練系統(tǒng)中的一個聯(lián)邦成員，其本身也作為一個獨立的聯(lián)邦，能為受訓人員提供交戰(zhàn)對手或援軍的主要兵力實體，其模型的準確性、有效性、真實性將直接關系到高炮作戰(zhàn)模擬訓練的效果。由上可知，構建基于HLA的高炮CGF對整個仿真系統(tǒng)科學、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是作為一個聯(lián)邦成員加入高炮武器系統(tǒng)模擬訓練平臺的，如圖1所示，需要說明的是，高炮CGF本身也是一個聯(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)目標是建立一個能夠在高炮武器系統(tǒng)模擬訓練平臺中為受訓人員提供交戰(zhàn)援軍的智能高炮兵力實體，它不僅具有構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)可快速重構出高炮作戰(zhàn)訓練所需要的具有不同層次的指揮決策能力和戰(zhàn)術行為的仿真智能高炮。

1．2 設計原則
高炮CGF實體采用簡化的動態(tài)模型，具有節(jié)省時間、充分體現(xiàn)對象外在特性、模型易于機動控制的特點。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：每個聯(lián)邦成員必須具有一個符合HLA OMT規(guī)范的仿真對象模型(Simulation Object Model，SOM)；每個聯(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中說明的交互實例；在聯(lián)邦運行過程中，聯(lián)邦成員應能動態(tài)轉移或接受在它的SOM中說明的對象屬性所有權；聯(lián)邦成員應能改變其SOM中規(guī)定的更新屬性值的條件(例如閾值)；聯(lián)邦成員應該能管理局部時間，從而允許它和聯(lián)邦中的其他成員協(xié)調數(shù)據(jù)交換。
HLA主要由規(guī)則(Rules)、對象模型模板(OMT，Object Model Template)和接口規(guī)范(Interface Specification)3部分組成。在HLA中將仿真應用與底層的通信和分布仿真基本功能相分離，由運行時間框架(Run Time Infrastructure，RTI)提供的服務來實現(xiàn)底層的通信和基本功能，即在一個聯(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進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)成員間的互操作。高炮CG-F、聯(lián)邦通過向RTI請求服務的方式完成某些操作，并及時更新對象實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對象才是可信的。高炮CGF實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上，經(jīng)過推理產生決策，并通過物理模型實施決策、產生效應，作用于戰(zhàn)場環(huán)境。如高炮實體在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中的機動、偵查、開火，射彈散布，以及高炮分隊路徑規(guī)劃、隊形變換、火控運用等聚合級行為。根據(jù)某自行高炮的戰(zhàn)斗行為，將高炮CGF的實體模型進行分類，如圖2所示。