专利名称：面向体系结构研究的基于bom的分布式仿真系统的开发方法
技术领域：
本发明涉及一种仿真系统设计，特别涉及一种面向体系结构研究的基于BOM的分布式仿真系统的开发方法，属于仿真技术领域。
背景技术：
在科学技术的推动下，作战系统正朝着网络中心化的方向快速发展，其核心特征就是信息网络的协同作战。在基础网络的支持下，作战系统内部各功能单元通过信息交互建立起作用关系，组成了结构复杂的网络系统。这一变化给未来的作战系统研究提出了一系列新的研究课题。网络化作战是以信息技术为核心的新技术革命推动产生的结果，是现代防空作战 的发展趋势，同时也是军事理论发展的最新成果。由于网络化防空火控仿真系统交互关系复杂、构成单元繁多，通常基于高层体系结构(HLA)实现。然而，HLA仅对联邦成员和联邦做出规范，并且联邦成员对于FOM的依赖性较强。因此，在仿真系统开发中有以下缺陷第一，缺少更小粒度的仿真模型开发规范，导致模型的重用性较差；第二，联邦成员过度依赖F0M,使得系统的互操作性和可维护性降低，且不便于完成仿真系统开发后修改联邦和联邦成员。1998 年仿真互操作标准组织(Simulation Interoperation StandardOrganization, SISO)提出了基本对象模型(Base Object Mode, BOM)概念和组合式的开发模式，SISO给出BOM的概念为Β0Μ是概念模型、仿真对象模型或联邦对象模型的模块化表示，是仿真系统和联邦的开发和扩展所需的构建模块。BOM提供了一种可以定义联邦概念模型和使用HLA中OMT构建联邦中界面元件的机制，鼓励模型和联邦的快速构建。并于2006年3月，发布了 BOM模板规范。BOM充分体现了资源重复利用和模块化开发的思想，将可重用的模块按照统一的标准规范集成在一起，从而达到快速和高效构成仿真应用的目的。采用基于组件的开发模式最重要的原则就是将用户的逻辑模型与底层实现相分离，削弱模型和实现技术之间的耦合关系，使得仿真模型组件具有高内聚低耦合的特点，实现仿真系统功能的灵活扩展性。可组合性是BOM的重要特性，它主要有两种组合方式一种是将所有子BOM内容复制到一个新的BOM中，其中模型识别可以选用某一个BOM的元数据，而将原始元数据作为引用；另外一种方式是在新的BOM中定义更高层次的相互作用模式，在模式动作或者模式变化中引用其他Β0Μ。BOM模板包含四个主要的模板组件，分别是模型识别、概念模型、HLA对象模型和模型映射。另外，注释和词典用于指明BOM的语法结构。BOM数据交换格式基于XML进行定义，可以支撑BOMs的开发和确认。模型识别以文档化形式描述BOM的元数据，这些元数据是从公共使用的元数据标准集合中抽取出来，它包括了需求信息、概念模型信息、适用领域和范围、集成经验、修订历史等。它具有模型识别的功能，是模型重用的主要依据。相对于HLA对象模型鉴别表，BOM元数据增加了使用限制、使用历史、引用等字段，有利于BOM应用的反馈，并更好地支持了BOM的辨别和筛选。概念模型包括相互作用模式表、状态机、实体类型和事件类型。它通过概念实体类型定义的概念实体和概念事件类型定义的概念事件，分别描述客观世界的事物，并以相互作用的模式和状态机动态刻画这些事物之间的交互关系。模式描述表通过动作描述了实体与实体的交互过程；状态机则描述了实体状态之间的变化；实体类型则是概念模型中的概念实体，是真实世界的实体的抽象，表示模式描述和状态机描述中的实体；事件类型表示了实体之间的相互作用。模型映射将概念模型中的实体类型和事件类型映射到HLA OMT结构规范中的对象模型，从而使得概念模型和HLA对象模型的开发呈现松耦合特性。实体类型映射把概念模型中的实体与HLA对象模型的对象类元素进行映射，事件类型映射把概念模型中的事件与HLA对象模型中的交互类元素进行映射，使抽象的概念模型与具体的实现技术相分离。
HLA对象模型对应于概念模型的仿真模型，描述了对象类及其属性、交互类及其参数、数据类型，还包含有关仿真模型之间进行数据传输的编码信息，这些都是BOM接口信息的组成部分。传统的分布式仿真在HLA上的应用已经比较成熟，其系统仿真的基本粒度是联邦成员，其缺点是缺乏灵活性和可重用性，当联邦成员划分变化时，需要重新开发，系统维护和重开发难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种面向体系结构研究的基于BOM的分布式仿真系统的设计方法，并且使得系统开发的基本粒度由联邦成员细化为基本模型组件。该方法首先将仿真系统划分层次化的模型体系，然后自底向上依次进行基本模型、复合模型、联邦成员的开发。基本模型是构建复合模型以及联邦成员的基本元素，通过组合具有互操作性和可重用性的模型构建一个大小可伸缩、功能可定制的联邦成员，从而规范了模型的开发过程，提高了联邦成员以及联邦设计的灵活性。该方案是这样实现的—种面向体系结构研究的基于BOM的分布式仿真系统开发方法,该方法包括以下步骤第I步分析被仿真对象，确定仿真的实体集合及其之间的交互关系，规划联邦结构，划分联邦单元；第2步进行仿真系统层次设计；仿真系统的最高层次为联邦单元，最低层次为实体，中间层次为复合体；所述复合体是由实体组成的，组成复合体的实体共同完成一项功倉泛;第3步根据仿真系统的层次结构，自底向上进行实体、复合体、联邦成员的开发；包括①针对每个实体开发一个基本BOM模型，构成BOM模型库；所述基本模型的设计遵循BOM的规范定义并符合BOM数据交换格式，最终输出为XML格式的BOM定义文件；
②针对每个复合体，从BOM模型库中查找所述复合体所涉及的实体对应的基本BOM模型，完成这些基本BOM模型的组合，从而形成复合BOM模型； ③根据已经设计规划好的联邦构架，组合已有的基本BOM模型和复合BOM模型，从而形成基于BOM的联邦成员。优选地，该方法进一步包括所述仿真系统的层次结构包括的复合体层为一层或一层以上；当复合体由实体和其他复合体组成时，从BOM模型库中查找所述复合体所涉及的实体对应的基本BOM模型，并结合所述其他复合体 的复合BOM模型，完成这些BOM模型的组合，从而形成新的复合BOM模型。优选地，在从BOM模型库中查找所需基本BOM模型时，如果没有符合要求的基本BOM模型，则开发符合要求的新基本BOM模型，并增加到BOM模型库中。当需要对仿真对象重建或修改时，通过对基本BOM组件的重组和重开发实现。有益效果本发明是基于BOM的开发方法，并自底向上依次进行基本模型、复合模型、联邦成员设计，而非现有技术直接基于联邦成员进行开发设计，本发明能够通过基本模型的重组快速开发具有不同体系结构的系统，缩短开发周期，提高开发效率。具体优势体现在如下几个方面(I)BOMs利用XML和XML Schema进行描述，为上下文的校验和定义提供了机制，有利于交互数据的理解；(2)基本模型组件实现了与仿真框架松耦合，提高了模型可重用性；(3)复合模型的开发可利用基本模型组合实现，提高了灵活性；(4)联邦成员可以利用复合模型和基本模型的聚合实现，加快了联邦开发的速度，同时使仿真系统具有很强的灵活性与可扩展能力；(5)降低了系统维护和重开发的难度。
图I一网络化防空火控仿真系统层次框架设计；图2—火控组网复合模型结构图；图3—指挥决策联邦成员的聚合。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明BOM的可组合特性使得仿真系统的开发可以自下而上的进行。基于BOM的设计，首先对仿真系统架构进行层次化划分，根据模型的复杂度和可分解性将所有仿真对象模型划分为不同的层次，以便进行基本模型的设计和高层模型的组合设计。联邦成员本质上是模型交互关系的集合，因而也可基于BOM组合来实现。由于现实实体是可以分的，因而符合面向对象开发的要求。本发明的设计方法具体包括如下步骤第I步分析被仿真对象，确定仿真的实体集合及其之间的交互关系，规划联邦结构，划分联邦成员；
这里所说的实体是本发明系统仿真的最低粒度，它是完成系统中的基本功能单元，可以是实际存在的设备，例如雷达、指挥中心、红外探测等等，也可以是虚拟的功能单
J Li ο第2步进行仿真系统层次设计；仿真系统的最高层次为联邦单元，最低层次为实体，中间层次为复合体。所述复合体是由实体组成的,组成复合体的实体共同完成一项功倉泛。对于某些复杂的仿真对象，复合体层也可以是多层，那么复合体还可以由实体和其他复合体组成。第3步根据仿真系统的层次结构，自底向上进行实体、复合体、联邦成员的开发。具体为步骤31 :针对每个实体开发一个基本BOM模型，构成BOM模型库；所述基本模型的 设计遵循BOM的规范定义并符合BOM数据交换格式，最终输出为XML格式的BOM定义文件；步骤32 :针对每个复合体，根据组成该复合体的实体，从BOM模型库中查所述功能所涉及的实体对应的基本BOM模型，完成这些基本BOM模型的组合，从而形成所述功能对应的复合BOM模型；当复合体由实体和其他复合体组成时，从BOM模型库中查找所述复合体所涉及的实体对应的基本BOM模型，并结合所述其他复合体的复合BOM模型，完成这些BOM模型的组合，从而形成新的复合BOM模型。可见复合BOM模型不仅可以由基本BOM模型组合而成，也可以由基本BOM模型和其他复合BOM模型共同组合而成，从而形成了多层次的复合BOM模型。第4步根据已经设计规划好的联邦构架，组合已有的基本BOM模型和复合BOM模型，从而形成基于BOM的联邦成员。至此，本流程结束。当需要对仿真对象重建或修改时，可以通过对基本BOM组件的重组和重开发实现，从而可以更便捷的开发出具有不同体系结构的系统，缩短了开发周期，提闻了开发效率。由以上所述可见，联邦构架是预先规划好的，即预先确定组成仿真系统的联邦成员，再去确定实体和复合体，所以系统的设计过程还是自上而下的，在开发之前已经构建好了层次构架。但是系统的开发过程是从底层BOM基本模型入手的，所以开发过程还是自下而上的，这样才能进行BOM模型的组合。下面以防空火控系统为仿真对象，对本发明的仿真设计方法进行描述。如图I所示，本实施例中的防空火控系统包括基本模型、复合模型和联邦成员三个层次。其中，基本模型是仿真系统的最小粒度，是仿真系统的基本单元；复合模型是基本模型的组合；联邦成员则是BOM组合对于HLA规则的实现。I.基本模型设计基本模型是进行其他层次模型及联邦成员开发的基础，是整个仿真系统的基本构件。基本模型的设计需要遵循BOM的规范定义并符合BOM数据交换格式，最终输出为XML格式的BOM定义文件。以下结合红外探测模型分析基本模型的设计构建方法，省略了红外探测BOM(InfraredBOM)模式识别和注释等其他某些信息。
I. I概念模型概念模型利用相互作用模式表和状态机来实现描述概念实体的功能，而其中的实体类型和事件类型则描述了相互作用模式中出现的实体和事件。表I为相互作用模式表，它定义了红外探测BOM的工作模式(Infrared WorkPattern),描述了红外探测的基本过程。表I相互作用模式表
权利要求
1.一种面向体系结构研究的基于BOM的分布式仿真系统开发方法,其特征在于,该方法包括以下步骤 第I步分析被仿真对象，确定仿真的实体集合及其之间的交互关系，规划联邦结构，划分联邦单元； 第2步进行仿真系统层次设计仿真系统的最高层次为联邦单元，最低层次为实体，中间层次为复合体；所述复合体是由实体组成的,组成复合体的实体共同完成一项功能； 第3步根据仿真系统的层次结构，自底向上进行实体、复合体、联邦成员的开发；包括 ①针对每个实体开发一个基本BOM模型，构成BOM模型库；所述基本模型的设计遵循BOM的规范定义并符合BOM数据交换格式，最终输出为XML格式的BOM定义文件； ②针对每个复合体,从BOM模型库中查找所述复合体所涉及的实体对应的基本BOM模型，完成这些基本BOM模型的组合，从而形成复合BOM模型； ③根据已经设计规划好的联邦构架，组合已有的基本BOM模型和复合BOM模型，从而形成基于BOM的联邦成员。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括所述仿真系统的层次结构包括的复合体层为一层或一层以上；当复合体由实体和其他复合体组成时，从BOM模型库中查找所述复合体所涉及的实体对应的基本BOM模型，并结合所述其他复合体的复合BOM模型，完成这些BOM模型的组合，从而形成新的复合BOM模型。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，在从BOM模型库中查找所需基本BOM模型时，如果没有符合要求的基本BOM模型，则开发符合要求的新基本BOM模型，并增加到BOM模型库中。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，当需要对仿真对象重建或修改时，通过对基本BOM组件的重组和重开发实现。
全文摘要
本发明公开了一种面向体系结构的基于BOM的分布式仿真系统开发方法，属于仿真技术领域。该方法将系统开发的基本粒度由联邦成员细化为基本模型组件。该方法首先将仿真系统划分层次化的模型体系，然后自底向上依次进行基本模型、复合模型、联邦成员和联邦的设计。基本模型是构建复合模型以及联邦成员的基本元素，通过组合具有互操作性和可重用性的模型构建一个大小可伸缩、功能可定制的联邦成员，从而规范了模型的开发过程，提高了联邦成员以及联邦灵活性。通过对基本组件的重组和重开发，可以更便捷的开发出具有不同体系结构的系统，缩短了开发周期，提高了开发效率。
文档编号G06F17/50GK102779039SQ20121020201
公开日2012年11月14日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者于海心, 张娟, 竺文彬, 董仕可, 连晓岩, 陈是君, 陈晨, 陈杰 申请人:北京理工大学