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分布式仿真平台

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简介

分布式仿真平台是为了满足复杂仿真系统开发需求而研发的一套高效、快捷的分布式仿真系统开发工具,覆盖了从仿真开发、仿真部署、仿真运行到仿真结果分析等系统仿真试验的各个阶段,实现了对系统仿真应用全生命周期的支持。

平台采用全新的开放式平台架构和面向服务(SOA)的设计思想。采用面向仿真组件开发的方法,支持组件组装,提供仿真应用开发,运行所需的一系列工具,能够与第三方仿真工具集成,构建了全新的开放式一体化仿真开发体系结构,提高了仿真模型的重用性,简化了仿真开发过程,使开发人员无需了解HLA的复杂技术细节即可进行仿真应用开发。

平台支持作战仿真/装备仿真科研论证、试验验证;基于模型计算的战场态势数据可视化:与数据管理、效能评估、联合试验测试的无缝集成能力;扩展与智能化、机器学习的模块集成,形成智能仿真平台;支持特定专业模拟训练系统二次开发。

功能模块组成

平台主要由仿真模型建模及开发工具、仿真想定工具、仿真实验设计工具、仿真部署及运行管控工具、DDS/HLA仿真组件执行引擎、DDS/pRTI1516协议适配器、仿真态势显示工具、仿真数据记录工具、仿真数据回放工具和仿真数据分析工具组成。

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仿真模型开发

仿真组件是组件化仿真应用开发的基本组成单元,封装了实际的仿真业务逻辑。在仿真平台中仿真组件包括算法组件、界面组件、状态组件以及流程控制组件共四类组件。仿真模型是仿真中的基本执行单元,由仿真组件构成,具有仿真的行为,仿真模型与实际仿真时的仿真协议无关,可使用各种编程语言开发。

仿真模型建模及开发工具为仿真应用提供了一个可视化的建模及开发环境,供用户进行组件及仿真模型的建模、开发、组装及管理。

仿真想定制作

仿真想定制作工具用于可视化设计和制作想定,可基于二、三维地理信息背景编辑作战想定、确定攻防关系、规划路径、设置及搭载兵力、生成仿真想定剧本,并根据作战方案,对部署兵力进行计算模型设置来驱动想定推演。

仿真实验设计

以蒙特卡洛方法为理论支撑,以仿真试验需求为依据,以仿真想定剧本为基础,对实验条件、实验方法、实验因子和实验响应进行设置,支持正交设计、均匀设计、全面设计和自由设计等四种方法,能够生成仿真所需的实验样本文件,辅助实验方案优化,减少实验次数。

仿真部署及运行控制

在一个集成环境中进行仿真部署方案的规划与管理、通讯协议配置、模型资源部署及运行控制,其主要功能包括管理部署方案、规划试验任务、配置系统外部及内部的通讯协议、远程部署模型资源、试验运行控制。

仿真模型组件执行引擎

仿真模型组件执行引擎负责加载模型组件,运行过程中进行组件间的数据交换、底层数据通讯。具体功能包括调度模型组件资源,控制模型组件运行过程,跟踪调试模型组件,并以日志方式记录组件的运行情况,方便开发人员快捷定位和分析问题。

pRTI协议适配器

HLA仿真组件执行引擎自身不具有分布式通信功能, 通过建立插件机制采用RTI适配器与仿真运行支撑中间件(RTI)建立通信连接。pRTI1516协议适配器是RTI适配器的一种,是HLA仿真组件执行引擎与HLA仿真运行支撑中间件pRTI1516之间建立通信连接的桥梁,其依据pRTI1516支撑中间的API接口,通过接口转换,与HLA仿真组件执行引擎的通用仿真API接口适配,使HLA仿真组件执行引擎能够将各种订阅/发布数据信息以及设置信息传递到各个分布式计算节点。

仿真态势显示

仿真态势显示工具用于在综合战场环境中全面展现战场环境、战场态势以及对抗效果,以便实时、全面了解整个战场态势,具体功能如下:

1)集成二、三维地理信息系统,支持大规模兵力部署;

2)支持显示军标、图片、三维模型及视频影像数据,支持在场景中显示各仿真实体的部署位置,动态展示其运行轨迹;

3)支持爆炸、火焰等声音及粒子效果;

4)支持灵活进行目标跟踪与自由场景漫游;

5)支持仿真数据回放。

数据采集与记录

采集关键业务模块的试验过程数据,支持实时采集实物、半实物模拟器、数字仿真模型仿真试验数据;支持远程数据库存储以网络方式发送数据给其他模块。

仿真数据分析

仿真数据分析工具用于分析处理试验数据,辅助进行装备体系的试验分析,具备可扩展性,支持分析计算模型插件的集成。具体功能包括:

(1)以多样的可视化方式展示归档数据;

(2)生成数据分析报告;

3)支持以EXCEL格式导出归档数据;

4)支持分析插件集成及管理;

5)提供公式编辑器对结构化数据进行通用分析;

6)支持传递函数、自相关分析、自相干分析、自协方差分析、互协方差分析等分析方法,支持均值、方差、标准差、斜差、峰态、包络线、曲线拟合等统计方法。

数据回放

仿真数据回放工具用于在仿真结束后调用仿真记录数据复现仿真过程,可控制回放进度、速度以及驱动仿真态势显示,用于战术研讨、问题排查及方案汇报。

二次开发

仿真试验软件开发包(SDK)为开发者提供统一的、通用的、公共的运行控制、数据通讯、分析算法、协议解析、格式转换等API接口和服务,避免开发人员直接进行底层接口复杂调用,达到提高产品的开发效率,降低产品开发的难度的目的。