【正文】 構建聯(lián)邦接口通常是利用以前的 BOM 快速、有效地構建這些接口，實現(xiàn)聯(lián)邦成員的快速開發(fā)和靈活擴展。海上運動平臺模型需要描述的屬性和地面運動平臺基本相同，只是根據(jù)模型關注重點的不同在個別接口上有所區(qū)別。通過利用四元組描述法對它們進行規(guī)范描述，方便后面的模型管理和組合重用。在這里將描述兩個平臺模型，它們分別是地面運動平臺模型和海上運動平臺模型。然后，對模型屬性進行分塊形式化描述，并形成 XML 描述文檔。用資源的四元組形式化描述方法對模型進行全局一致性描述。由于 BOM 組件模型具有組合特性，而且模型本身需要實時維護與更新，因此對 BOM 組件模型的管理提出了更高的要求。 BOM 模型組件的動態(tài)管理和組合裝配在 HLA 聯(lián)邦仿真中，BOM 組件模型得到了廣泛的應用[44]。BOM 狀態(tài)機進行匹配和實現(xiàn)的具體步驟如下[43]：首先，動作發(fā)送端口觸發(fā)BOM 狀態(tài)機，在聯(lián)邦里尋找動作接收端口；接著，BOM 狀態(tài)機的動作接收端口從狀態(tài)機獲取動作信息，找到相應的數(shù)據(jù)接收端口；然后，數(shù)據(jù)發(fā)送端口和數(shù)據(jù)接收端口進行接口格式的匹配，判斷數(shù)據(jù)交互的“動作”是否可以發(fā)生；最后，進行數(shù)據(jù)傳輸，更新 BOM 狀態(tài)機，實現(xiàn)端口狀態(tài)的“轉換”。間的數(shù)據(jù)交換看作一個個 BOM 狀態(tài)機，把模型的組合問題轉化為 BOM 狀態(tài)機的實現(xiàn)問題。一般的狀態(tài)機主要由狀態(tài)、轉換和動作組成[42]，BOM 元胞狀態(tài)機的狀態(tài)指的是 BOM 模型的接口狀態(tài)，轉換指的是 BOM 模型接口狀態(tài)的改變，動作就是指的是 BOM 模型之間的數(shù)據(jù)交互和傳輸。一個BOM元胞狀態(tài)機就是一個狀態(tài)轉換動作，狀態(tài)的轉換是依靠 BOM 模型間的相互作用來完成的。 元胞狀態(tài)機分析 BOM 模型的組合特性狀態(tài)機就是狀態(tài)的轉移圖，用于動態(tài)描述現(xiàn)實世界中事物狀態(tài)的改變以及事物之間的聯(lián)系[41]。組合判定問題可以從相容性和可替換性兩個方面考慮[30]，相容性指組件之間是否能夠協(xié)調地工作，可替換性關注組件被替換后是否影響其觀測行為、影響到何種程度等問題。模型組合的有效性就是模型組件之間的接口要匹配，模型之間能進行正常的通信和數(shù)據(jù)傳輸。它保證了仿真模型組件的有效性，組件之間能夠根據(jù)共同的通信協(xié)議的進行互操作，保證仿真系統(tǒng)能夠正確反映客觀世界。因此，對語義組合的判定需要重點分析組合過程的上下文信息，包括組合作用機制、模型依賴關系、模型交互的行為等[40]。仿真模型可組合性依賴于組合的語境，也就是語義可組合[39]。仿真模型的組合實質上是模型接口之間的匹配問題，語法層次的模型組合可以進一步歸結到模型的接口類型、接口方法、參數(shù)類型、消息傳遞等方面的匹配問題。同時，BOM 借用 HLA 對象模型中的交互類及其參模型及其接口的描述與定義問題[38]。為了保證外界對仿真模型組件接口有一致性的理解，還要從語義層上定義仿真模型組件與外界進行信息交換的接口。根據(jù) BOM 提供的標準化模型描述規(guī)范，可以利用非形式化方法從仿真模型組件的元數(shù)據(jù)、語法和語義接口詳細地描述仿真模型組件的結構，再利用形式化方法分析原子組件和組合組件的結構?；緦ο竽Ｐ停˙OM）是仿真互操作標準組織（SISO）提出的標準化的仿真模型描述規(guī)范。具有語法接口的仿真模型組件才能在仿真系統(tǒng)框架中被調用和執(zhí)行，組件相互之間才能協(xié)調運作[31]。模型接口是仿真模型組件的重要組成部分，良好的接口定義更是實現(xiàn)模型組合與重用的關鍵。 BOM 模型接口及其數(shù)據(jù)通信仿真模型組件是用戶根據(jù)仿真需求開發(fā)的模型功能組件，模型開發(fā)者可以通過仿真模型組件的組合構建仿真系統(tǒng)。 BOM 組件模型及其組合性研究當前，基于 BOM 的組件模型在建模仿真中得到了廣泛的運用。圖 BOM 的體系框架結構BOM 模型組件不但在設計過程中關注重用和組合，而且在運行過程中能夠在仿真系統(tǒng)中即插即用，使仿真系統(tǒng)具有擴展性和伸縮性。中間層是聯(lián)邦概念層，該層的 BOM 組件具有相同的 FOM表。 BOM 模型的體系框架結構在 HLA 仿真環(huán)境中 BOM 的體系結構可以分為三層，它們自底向上的結構分為平臺通信層、聯(lián)邦概念層和聯(lián)邦成員實現(xiàn)層[30]。為了更好地表現(xiàn)仿真的復雜特征和功能，標準的單元層對象模型必須是真實完備和具有意義的。單元類描述的是作戰(zhàn)空間的一個實體，單元類有自己的單元屬性和方法，其組件能夠完成一些戰(zhàn)術動作。它們從不同的方面描述了平臺的各方面特性，使得模型能夠作為一個完備的模型組件的形式加入仿真，完成特定的任務和功能[32]。與 Platform 對應的有一個PlatformComponent 超級類，它包括了 Platform 類本身。在軍用仿真中，Platform被定義為一個能夠被感覺到的并且具有特定功能的實體。但實際中的模型往往根本沒有一個定義清晰的問題描述，因此確定平臺模型的對象和類比較困難。如果對象模型是用于一個定義明確的仿真，那么確定對象將不成為問題。不同層次的仿真對象模型對模型的關注重點不同，研究和解決的問題也不一樣。高分辨率的模型通常有足夠的細節(jié)來表示實體特性和行為，當仿真系統(tǒng)的規(guī)模增大時從而產(chǎn)生了低分辨率模型。標準的對象模型增強了仿真器之間的互用性，使其達到一個最低限度的一致性。在軍事領域標準對象模型將定義一整套類，并具有最基本的屬性和方法[29]。FLASH 是仿真過程的回放器，F(xiàn)LARE 相當于分析系統(tǒng)。利用 FLAMES 進行建模仿真的流程如圖 ，其中，F(xiàn)ORGE 相當于想定編輯器，用于創(chuàng)建和編輯 FLAMES 的想定。FLAMES模型體系為模型開發(fā)者提供裝備模型的基類，同時對模型的功能、原理、假設和模型之間的交互關系進行說明。它可以搭載一個 Hull 類、一個 TrackedMovement類、多個 sensor 類以及 Communication 類等。由圖可知，Platform 類具有 location、side 和 crew 三個屬性，它是唯一具有 location 屬性和 assessDamage( )方法的類，它可以派生很多子類。JWARS 采用面向組件的建模方法，充分利用多繼承方法表示模型的聚合，通過模型的組合構建新的仿真模型、實現(xiàn)模型的重用。它的主要對象類包括指揮類、指控分隊、單元類、裝備類和基地類等。目前，美軍的仿真對象模型體系框架有：ModSAF(半自動兵力模塊)、ITEM(綜合戰(zhàn)區(qū)交戰(zhàn)模型)、WARSIM2000（單兵仿真系統(tǒng)）、FLAMES 和 JWARS 等。模型庫系統(tǒng)的主要作用就是方便用戶管理和使用各種模型，應用建模語言建立、修改和運行模型。因此，模型庫是一個產(chǎn)生模型的工廠，而不僅僅是預先建立的模型的集合[28]。模型的后臺存儲是把內存中的模型對象保存到硬盤文件的過程，模型字典是用來存放有關模型的描述信息和模型關于數(shù)據(jù)存取的說明[27]。因此，對仿真對象模型的體系框架結構的研究有利于實現(xiàn)對仿真模型有效的存儲和管理。它有兩個作用，一是作為開發(fā)者的設計視圖，二是作為開發(fā)者和用戶之間的聯(lián)系工具。它能夠加深對模型的理解，提高模型之間的互操作和重用性，增強模型的可擴展性和可維護性。本章將研究模型的體系框架結構和 BOM 模型組件的接口特性，利用 BOM 元胞狀態(tài)機分析其組合特性，建立模型的編碼體系，實現(xiàn)對模型的動態(tài)管理和組合裝配。Object LongName= Descript=HLA仿真實驗 BP AttributesSet=基本屬性……/BP術研究在工程實踐中會涉及大量的通用模型和實體模型，而不同模型又具有不同的輸入、輸出和處理過程，因此模型的組合和重用顯得相當重要[25]。然后，建立資源的四元組描述模型，項目的開發(fā)階段可以在自定義屬性集 CP(r)里進行描述。的各個階段及其階段特征。實驗結果表明，利用四元組法對各種仿真資源進行形式化描述，提高了資源描述的效率，具有很好的適用性和擴展性。 本章小結本章將一體化建模仿真環(huán)境下的資源分為模型資源、數(shù)據(jù)資源、應用資源和其它資源，并分析了每種資源的特點和描述重點。該方法可以方便地通過資源描述文件的解析獲得資源描述的元數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同仿真平臺和仿真工具之間數(shù)據(jù)的交互。通過這些元數(shù)據(jù)可以獲取圖 是四元組描述法與其它資源描述框架集成的示意圖。因此，利用四元組法進行資源描述生成的形式化描述文本具有很好的層次關系。圖 四元組法與其它資源描述方法的集成四元組描述法是利用 XML 語言進行資源的全局一致性描述，并形成規(guī)范的XML 資源描述文本。采用 XML 語言描述的元數(shù)據(jù)具有很好的格式，很多工具和平臺都可以獲取并解析元數(shù)據(jù)，有利于信息的交換。表 XmlNode 類的主要方法用途 方法獲取節(jié)點信息CloneNodeGetNamespaceOfPrefixGetPrefixOfNamespace管理子節(jié)點AppendChildPrependChildInsertAfterInsertBeforeRemoveChildRemoveAll選擇節(jié)點 SelectNodes輸出節(jié)點內容 WriteContentTo 四元組描述法與其它資源描述框架的集成XML 語言具有很好的規(guī)范性，而且通用性比較高，因此利用 XML 語言描述的文本具有很好的交互性。實現(xiàn)文檔對象模型的類在 命名空間下，各個類對應 XML 文檔的各種節(jié)點類型。很多平臺都可以利用 XML 作為數(shù)據(jù)交換的工具，但是對 XML 文件的解析方法和過程也有所不同， 框架下解析 XML 文件的方法。 資源描述文件的解析資源全局一致性描述是為了方便資源的存儲和管理，提高資源的重用價值。需要特別說明的地方，在資源的自定義屬性中進行說明。然后，結合 XML 語言對資源屬性進行形/Attribute Name=模型表達 Value=把實際系統(tǒng)簡化或抽象/……/CP/Object該項目開發(fā)模板的形式化描述文本見圖 所示。最后，利用 XML 語言對四元組描述模型進行形式化描述，下面是該車輛模型的形式化描述。首先，確定該資源是模型資源，它是一個實例化的地面運動平臺模型，描述重點是模型的參數(shù)信息、模型接口和配置信息等。根據(jù)對仿真資源類型的劃分，四種類型的仿真資源的自定義屬性 CP 的描述重點對比如見表 。關于仿真中的節(jié)點資源和任務資源等，可以利用資源的關聯(lián)信息和動態(tài)信息進行詳細的描述。最后，利用 XML 語言對四元組描述模型進行形式化描述，下面是該仿真實驗的四元組法形式化描述。首先，確定需要描述的對象是仿真應用資源，資源的關聯(lián)信息和動態(tài)信息都是描述的重點。 四元組法描述仿真資源利用四元組描述法進行資源的描述，關鍵在于把資源的屬包括資源的 ID、名稱、實驗使用的 OMT 文件、FED 文件以及仿真的時間控制策略等。 四元組全局一致性資源描述方法的技術實現(xiàn)本節(jié)將研究四元組全局一致性描述方法的技術實現(xiàn)，利用該方法描述各類仿真資源并形成形式化描述文檔。四元組描述法促進了資源定義和資源描述的標準化。該方法對資源屬性進行分塊描述，能夠反映資源的靜態(tài)信息、動態(tài)信息以及關聯(lián)信息。該方法提升了仿真資源的描述能力，方便了資源的統(tǒng)一存儲和管理，對于構建一體化建模仿真環(huán)境意義重大。表 資源全局一致性描述方法比較全局一致性描述方法 完整性 規(guī)范性 可擴展性 實用性基于單屬性的描述法 好 一般 差 差基于屬性集的描述法 好 一般 一般 一般四元組描述法 好 好 好 好四元組描述法具有規(guī)范的描述格式和描述模型。四元組描述法根據(jù)仿真資源的特點定義了合適的屬性子集個數(shù)，將仿真資源的屬性科學地分為基本屬性、自定義屬性、關聯(lián)信息和動態(tài)信息。國防科學技術大學研究生院碩士學位論文第 15 頁所以對過程的描述可以在資源的關聯(lián)信息和動態(tài)信息里面進行體現(xiàn)。然后，根據(jù)資源類型對仿真資源屬性進行分塊，確定每部分描述內容。下面根據(jù)仿真資源的分類，總結了不同類型資源在四元組描述模型中需要描述的內容，見表 。進行仿真資源的描述，必須先建立仿真資源的描述模型。 自定義屬性，允許用戶根據(jù)資源的特點進行自定義，它提供了擴展資源描述能力的接口。它們是用戶和系統(tǒng)非常關心的信息，因此進行單獨描述。 動態(tài)信息記錄資源在仿真運行時的動態(tài)變化情況。 關聯(lián)信息描述的是資源在仿真建模中與其它資源的關系。四元組描述模型由四個資源屬性子集組成，每個屬性子集代表資源的一類相關屬性，它們的描述內容和特點如下： 資源的基本屬性是所有資源都具備的屬性，它包括資源的 ID、名稱、類型、創(chuàng)建時間等。CP(r)表示自定義屬性，允許用戶根據(jù)資源的特點進行自定義。L(r)表示資源的關聯(lián)信息，描述資源在仿真建模中與其它資源的關系。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。根據(jù)建模仿真中仿真資源的特點，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、關聯(lián)屬性、動態(tài)屬性和自定義屬性。建模仿真活動是由一個個小的活動過程組成，具體體現(xiàn)為模型、數(shù)據(jù)等資源屬性不斷更新的過程。對事件的表達可以在資源的動態(tài)信息中進行體現(xiàn)，通過資源的動態(tài)信息可以反映出事件的發(fā)生。事件的表達。所有特定的描述對象都可以看成一個實體，它可以是一個模型、一個文件或其它物理存在的對象[15]。它除了可以對資源屬性進行描述外，還可以對建模仿真中的其它元素進行表達，比如對實體、事件和過程的表達。最