【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力、時(shí)間和金錢，而且不能保證所開發(fā)模型的可信性和與其它系統(tǒng)的互操作性[13]。仿真資源廣泛存在，但是如果不加以有效的管理和利用則沒有太大價(jià)值。為此，需要建立仿真資源管理系統(tǒng)來對(duì)仿真資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，將分散、孤立的仿真資源進(jìn)行統(tǒng)一描述和管理，促進(jìn)建模與仿真工作的開展，更好地為建模與仿真提供支撐服務(wù)。在建模與仿真活動(dòng)中，面對(duì)大量的、種類繁多的仿真資源，資源的描述是一個(gè)復(fù)雜的過程。在一體化建模仿真環(huán)境下，模型建立、仿真運(yùn)行與結(jié)果評(píng)估實(shí)現(xiàn)了一體化，因此對(duì)仿真資源的規(guī)范描述和集成管理提出了更高的要求。在資源的規(guī)范描述方面，一體化建模仿真環(huán)境提出了資源全局一致性描述的需求，通過利用系統(tǒng)的、集成的資源描述方法對(duì)所有仿真資源進(jìn)行規(guī)范的、統(tǒng)一的描述。資源的全局一致性描述使得仿真資源在建模仿真全過程能夠得到一致性的理解，實(shí)現(xiàn)仿真資源的重用，提高建模仿真的效率。 資源全局一致性描述的相關(guān)要求仿真資源是各種仿真應(yīng)用系統(tǒng)的核心，而資源的規(guī)范化描述對(duì)于資源共享能力的發(fā)揮相當(dāng)重要。一般人們總是在滿足自身需求的前提下進(jìn)行資源的描述，這使得資源描述的形式多樣化。評(píng)價(jià)這些描述方法的標(biāo)準(zhǔn)并不唯一，但是資源的全局一致性描述方法應(yīng)該具備完整性、規(guī)范性和可擴(kuò)展性等基本特征。完整性是指在滿足仿真應(yīng)用需求的前提下，資源描述方法能夠完整表達(dá)資源的各個(gè)屬性。在一體化建模與仿真環(huán)境中，各類資源有各自不同的特點(diǎn)和描述重點(diǎn)，資源的完整性描述就是在統(tǒng)一的資源描述框架下，對(duì)仿真資源的各個(gè)屬性進(jìn)行清楚而完整的表達(dá)，能夠反映資源的整體特性。規(guī)范性是指資源描述的格式和語(yǔ)言規(guī)范，具有很好的可識(shí)別性，能夠得到不同仿真平臺(tái)很好的支持。在仿真應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部，被描述的對(duì)象能夠進(jìn)行互聯(lián)互操作，在各個(gè)仿真環(huán)節(jié)能夠得到理解和執(zhí)行。一體化建模與仿真環(huán)境中，資源的描述不依賴于某一種系統(tǒng)，它力求描述的規(guī)范性，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的共享和重用。科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第 8 頁(yè)M={resource，[P，R]}其中，資源屬性 P 可表示為：P={resource，[property，value]}兩個(gè)資源之間的關(guān)系 R 可表示為：R=(resource1，resource2)利用元數(shù)據(jù)來描述資源屬性，可以方便資源屬性的添加和修改，同時(shí)可以促進(jìn)資源的優(yōu)化管理和互聯(lián)互操作。對(duì)元數(shù)據(jù)的描述一般采用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言 XML來進(jìn)行描述。采用 XML 語(yǔ)言描述的元數(shù)據(jù)具有很好的格式，很多工具和平臺(tái)都可以獲取并解析元數(shù)據(jù)，有利于信息的交換。 資源描述框架 RDF資源描述框架（Resource Description Framework，RDF）是一種基于元數(shù)據(jù)的語(yǔ)義描述語(yǔ)言[19]。凡是被 RDF 描述的事物都稱為資源，RDF 用 URI 來標(biāo)識(shí)事物，用簡(jiǎn)單的屬性及屬性值來描述資源。一個(gè) RDF 資源描述模型文件包含多個(gè)資源描述，一個(gè)資源描述由多個(gè)語(yǔ)句構(gòu)成，每個(gè)語(yǔ)句是由資源、屬性類型、屬性值構(gòu)成的三元組。RDF 采用結(jié)構(gòu)化的 XML 數(shù)據(jù)，使得資源的存儲(chǔ)和管理都很方便，該方法廣泛用于互聯(lián)網(wǎng)資源信息的描述。RDF 只是提供了少量的基礎(chǔ)性詞匯，并定義了一些規(guī)則，只要符合這些規(guī)則，人們可以描述任何資源。RDF 在描述資源上有很強(qiáng)的通用性，但對(duì)于實(shí)體、事件、交互等仿真要素，RDF 并沒有定義特定的元素來描述。另外，RDF 對(duì)模型的交互表達(dá)能力也有限。 SRML 參考標(biāo)記語(yǔ)言SRML(Simulation Reference Makeup Language)是一種基于 XML 的用于表示仿真模型和資源的參考標(biāo)記語(yǔ)言[20]。SRML 有一套完整的元素體系用來描述仿真模型，它聲明了一組數(shù)量較少但相對(duì)完備的元素和元素屬性，這些元素通過標(biāo)簽的形式對(duì)仿真實(shí)體、實(shí)體之間的關(guān)系和事件進(jìn)行表達(dá)。SRML 允許用戶在模型描述時(shí)插入腳本語(yǔ)言來描述模型的行為，同時(shí)它還為用戶提供了一個(gè)可以運(yùn)行描述文件的環(huán)境。SRML采用基于XML的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，SRML 結(jié)合 XML 和腳本語(yǔ)言能將組成仿真的所有屬性和行為都譯成計(jì)算機(jī)能運(yùn)行的代碼。SRML 試圖以標(biāo)準(zhǔn)化的方式表示各種仿真模型，通過解析模型文檔，配置仿真資源，驅(qū)動(dòng)仿真運(yùn)行。SRML 仿真由仿真模型、SR 仿真器、宿主和輸出等四部分組成[15]，SRML 采用面向?qū)ο蟮姆椒ń＃瑢⒎抡婺Ｐ团c仿真執(zhí)行分離，加快了模型的開發(fā)速度，支持模型的重用。但是，SRML 主要用于模型的描述，對(duì)仿真系統(tǒng)其它資源的描述需要擴(kuò)展 SRML 的元素體系?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第 7 頁(yè)及到的資源，比如觀測(cè)數(shù)據(jù)等。任務(wù)資源是為了完成某仿真任務(wù)而產(chǎn)生的資源，比如想定腳本和仿真方案。在實(shí)際仿真應(yīng)用中，應(yīng)用資源包括模型文檔、劇情想定、仿真腳本和分析報(bào)告等，它們種類繁雜、數(shù)量繁多。應(yīng)用資源的描述必須準(zhǔn)確表現(xiàn)應(yīng)用資源的功能、作用、動(dòng)態(tài)信息及其在仿真應(yīng)用中所處的階段、狀態(tài)等。 其它資源一體化建模與仿真環(huán)境下，除了上述資源之外仿真資源還包括仿真工具、仿真術(shù)語(yǔ)、文獻(xiàn)資料、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、算法和專家知識(shí)等其它資源。這類型資源一般都是建模與仿真必不可少的資源，它們格式多樣，具有很大的不確定性。對(duì)它們的描述需要視具體的情況而定，這也要求仿真資源描述語(yǔ)言具有很強(qiáng)的描述能力和擴(kuò)展能力。 資源描述的相關(guān)技術(shù)目前，關(guān)于模型資源的形式化描述方法比較多，在工程實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用。但是，仿真資源不僅僅包括模型資源，能夠?qū)φ麄€(gè)仿真資源進(jìn)行全局一致性描述的方法和描述框架相對(duì)比較少，下面將介紹一些資源描述的相關(guān)技術(shù)和方法。 XML 描述語(yǔ)言XML 是一種描述性的標(biāo)記語(yǔ)言[17]，很多資源描述方法都采用 XML 作為描述語(yǔ)言，它使得資源的描述更加規(guī)范化，促進(jìn)了仿真資源的重用性。XML 主要由三個(gè)要素構(gòu)成：文檔類型定義 DTD、可擴(kuò)展樣式表語(yǔ)言 XSL 和可擴(kuò)展鏈接語(yǔ)言 XLL。其中，DTD 規(guī)定了 XML 文檔的邏輯結(jié)構(gòu)，XSL 用來控制 XML 文檔在顯示時(shí)的版面風(fēng)格，XLL 則用來擴(kuò)展 XML 的鏈接。XML 是數(shù)據(jù)表示的開放標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于系統(tǒng)和應(yīng)用程序，XML 具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)[18]：XML 是純文本文檔，它可以讓文本編輯器或編輯語(yǔ)言直接處理；XML內(nèi)容和形式分離，具有良好的復(fù)用性，有助于程序直接分析、處理數(shù)據(jù)；XML 使用嵌套標(biāo)簽的方式表示數(shù)據(jù)，具有很好的擴(kuò)展功能；嚴(yán)格遵循語(yǔ)法要求，具有良好的結(jié)構(gòu)性，大大提高了處理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和效率；XML 具有較好的保值性，而且很容易向其它格式的文檔轉(zhuǎn)化，方便長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)；XML 具有廣泛的開發(fā)平臺(tái)支持，成為各種平臺(tái)交換信息的理想工具。 元數(shù)據(jù)描述資源屬性對(duì)仿真資源的描述可以有不同的方法和途徑，但是最終都會(huì)歸結(jié)到元數(shù)據(jù)的描述上。元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，在許多領(lǐng)域有其具體的定義和應(yīng)用。它主要由文字和符號(hào)組成，用來描述資源及其特征。元數(shù)據(jù)是資源特征和資源之間關(guān)系的集合[8]，它可以表示為：科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第 11 頁(yè)例如，資源系統(tǒng)有兩種資源 A、B，現(xiàn)有資源屬性 a，b，c，d，e，f，g。資源 A 具有屬性{a，b，c，d，e，f}，資源 B 具有屬性{a，b，c，d，f，g}。可以定義三個(gè)屬性子集 M、N、P 對(duì)資源進(jìn)行描述，其中 M 屬性子集為{a，b}，N 屬性子集為{c，d}，P 屬性子集為{e，f，g}。可以得到整個(gè)資源的屬性總集為{M，N，P}，則資源 A、B 都可以表示為{M，N，P}，只是資源 A 的屬性子集 P 為{e，f，/}，資源 B 的屬性子集 P 為{/，f，g}。圖 基于屬性子集的描述法原理圖采用屬性子集對(duì)資源進(jìn)行全局一致性描述，關(guān)鍵在于定義合適的屬性子集。屬性子集數(shù)目太多增加了描述的代價(jià)，降低了描述的靈活性；屬性子集數(shù)目太少，不能很好反映不同類型資源的屬性特征。不同資源都有一些相同的屬性，也有一些特有的屬性。在定義屬性子集時(shí)，既要科學(xué)地表述一般資源共有的屬性集，也要為一些特定資源留出自定義屬性集。它既要能描述資源的關(guān)聯(lián)信息，又要能描述資源的動(dòng)態(tài)信息等。 四元組全局一致性資源描述方法研究本節(jié)提出了四元組描述法，研究了仿真資源四元組描述模型的建立、描述對(duì)象的形式化表達(dá)以及四元組描述法的描述能力。它結(jié)合 XML 描述語(yǔ)言能對(duì)資源屬性進(jìn)行規(guī)范的描述并生成形式化描述文檔，具有很好的描述格式，滿足一體化建模仿真環(huán)境下仿真資源全局一致性描述的相關(guān)要求。 建立仿真資源的四元組描述模型在建模仿真中，本體是個(gè)很重要的概念。本體就是概念化的規(guī)范化說明[21]，它強(qiáng)調(diào)本體表達(dá)的是人們共同的理解，本體通過概念之間的關(guān)系來模擬論域中概念的含義[22]。本體的描述語(yǔ)言提供了概念、概念之間的關(guān)聯(lián)、概念的實(shí)例等基本建模元素[23]。仿真資源的形式化描述就是通過規(guī)范的語(yǔ)言和格式對(duì)資源的屬性進(jìn)行描述，使得資源可識(shí)別、能重用和互操作[24]?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第 13 頁(yè)表 資源類型及其描述內(nèi)容資源類型 描述內(nèi)容 說 明模型資源 基本屬性 資源 ID、資源名稱、資源類型、創(chuàng)建信息等關(guān)聯(lián)信息 模型的層次關(guān)系、隸屬關(guān)系等動(dòng)態(tài)屬性 模型的輸入輸出關(guān)系、模型的運(yùn)行參數(shù)等自定義屬性 模型的接口、運(yùn)行環(huán)境及其它說明等數(shù)據(jù)資源 基本屬性 資源 ID、資源名稱、資源類型、創(chuàng)建信息等關(guān)聯(lián)信息 數(shù)據(jù)交互等動(dòng)態(tài)屬性 數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、更新及刪除等自定義屬性 允許用戶進(jìn)行特定的描述等應(yīng)用資源 基本屬性 資源 ID、資源名稱、資源類型、創(chuàng)建信息等關(guān)聯(lián)信息 仿真運(yùn)行時(shí)涉及的模型、數(shù)據(jù)等信息動(dòng)態(tài)屬性 仿真運(yùn)行所處的節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行的動(dòng)作等信息自定義屬性 允許用戶進(jìn)行特定的描述等其它資源 基本屬性 資源 ID、資源名稱、資源類型、創(chuàng)建信息等自定義屬性 允許用戶進(jìn)行特定的描述等 描述對(duì)象的形式化表達(dá)通過第一節(jié)的分析可得，XML 語(yǔ)言是數(shù)據(jù)表示的開放標(biāo)準(zhǔn)，它內(nèi)容和形式分離，具有良好的結(jié)構(gòu)性和擴(kuò)展性，大大提高了處理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和效率。另外，XML 獨(dú)立于系統(tǒng)和應(yīng)用程序，具有廣泛的開發(fā)平臺(tái)支持，成為各種平臺(tái)交換信息的理想工具。因此，四元組資源描述方法采用 XML 作為描述語(yǔ)言，它使得資源的描述更加規(guī)范化，促進(jìn)了仿真資源的重用和互操作。建立了仿真資源的四元組描述模型后，下一步就是對(duì)描述對(duì)象進(jìn)行形式化表達(dá)。四元組描述法對(duì)資源屬性進(jìn)行分塊描述，具有很好的統(tǒng)一格式。它結(jié)合規(guī)范的 XML 描述語(yǔ)言，使得資源描述文本具有很好的通用性和交互性。因此，四元組描述法使得仿真資源的全局一致性描述成為可能，下面是四元組描述法結(jié)合 XML描述進(jìn)行資源描述的統(tǒng)一格式。Object Descript= BP AttributesSet=基本屬性Attribute Name= Descript= /……/BPL AttributesSet=關(guān)聯(lián)信息Attribute Name= Descript= /……/LD AttributesSet=動(dòng)態(tài)信息科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第 14 頁(yè)Attribute Name= Descript= /……/DCP AttributesSet=自定義屬性Attribute Name= Descript= /……/CP/Object四元組描述法利用規(guī)范的 XML 描述語(yǔ)言對(duì)資源屬性進(jìn)行描述，圖 是四元組描述法原理圖。首先，需要把資源的屬性歸類后進(jìn)行分塊，對(duì)應(yīng)到四元組描述描述模型的屬性子集中。然后，利用 XML 語(yǔ)言對(duì)每個(gè)屬性集進(jìn)行形式化描述，形成資源屬性的描述片段。最后，把所有的屬性子集的描述碎片進(jìn)行綜合集成，形成資源的 XML 描述文檔。圖 四元組描述法原理圖 四元組法的描述能力研究由于四元組描述模型包含了資源的靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息以及關(guān)聯(lián)信息，因此使得四元組法的描述能力得到了增強(qiáng)。它除了可以對(duì)資源屬性進(jìn)行描述外，還可以對(duì)建模仿真中的其它元素進(jìn)行表達(dá)，比如對(duì)實(shí)體、事件和過程的表達(dá)。實(shí)體的表達(dá)。所有特定的描述對(duì)象都可以看成一個(gè)實(shí)體，它可以是一個(gè)模型、一個(gè)文件或其它物理存在的對(duì)象[15]。對(duì)實(shí)體的表達(dá)可以直接對(duì)實(shí)體的屬性進(jìn)行提取，然后建立實(shí)體的四元組描述模型，進(jìn)行實(shí)體的形式化描述。事件的表達(dá)。仿真的運(yùn)行是由事件驅(qū)動(dòng)的，仿真運(yùn)行中的事件表現(xiàn)為模型之間的交互以及數(shù)據(jù)的交換，比如模型接口的匹配和交互、仿真數(shù)據(jù)的記錄和處理。對(duì)事件的表達(dá)可以在資源的動(dòng)態(tài)信息中進(jìn)行體現(xiàn)，通過資源的動(dòng)態(tài)信息可以反映出事件的發(fā)生。過程的表達(dá)。建模仿真活動(dòng)是由一個(gè)個(gè)小的活動(dòng)過程組成，具體體現(xiàn)為模型、數(shù)據(jù)等資源屬性不斷更新的過程。由于過程涉及多個(gè)實(shí)體以及實(shí)體狀態(tài)的變遷，科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第 12 頁(yè)四元組描述法就是基于本體描述的思想，對(duì)仿真資源的屬性進(jìn)行規(guī)范描述，使得描述的資源具有很好的通用性和可理解性。根據(jù)建模仿真中仿真資源的特點(diǎn)，四元組描述法將資源的屬性分為四塊，它們是資源的基本屬性、關(guān)聯(lián)屬性、動(dòng)態(tài)屬性和自定義屬性。通過對(duì)資源的每部分屬性進(jìn)行描述從而形成仿真資源整體的形式化描述文檔。四元組描述法的核心是建立仿真資源的四元組描述模型，現(xiàn)定義一個(gè)四元組：P(r) = BP(r), L(r), D(r), CP(r)其中：P(r)為資源的屬性總集，包含資源所有可描述的屬性。BP(r)表示資源的基本屬性，它是所有資源都必須具備的屬性。L(r)表示資源的關(guān)聯(lián)信息，描述資源在仿真建模中與其它資源的關(guān)系。D(r)表示資源的動(dòng)態(tài)信息，它記錄資源在仿真運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)變化情況