基于hla航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)探究

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1、基于HLA航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)探究　　摘要：為了提高仿真系統(tǒng)的可重用性，提出采用HLA作為仿真體系框架，利用HLA把航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)設(shè)計為一個聯(lián)邦，分析其系統(tǒng)組成并按功能劃分為若干聯(lián)邦成員，以便進行分布式仿真。闡述了基于HLA的航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)聯(lián)邦的設(shè)計方法和思路，深入探討了聯(lián)邦成員的劃分及對象模型的設(shè)計，并給出了仿真流程與三維顯示的實現(xiàn)過程。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：航天測控；HLA；仿真系統(tǒng)中圖分類號：TP301文獻標識碼：A文章編號：16727800（2014）0020029030引言高層體系結(jié)構(gòu)HLA（HighLevelArchitecture）的顯著特點是通過運行

2、支撐環(huán)境RTI（RunTimeInfrastructure）提供通用的、相對獨立的支撐服務(wù)環(huán)境，將仿真應(yīng)用層同底層支撐環(huán)境功能分離開，將具體的仿真功能實現(xiàn)、仿真運行管理和底層傳輸三者分離，隱蔽了各自的實現(xiàn)細節(jié)，從而使各個部分可以相對獨立地開發(fā)，支持各種同構(gòu)或異構(gòu)仿真應(yīng)用之間的互操作，支持仿真系統(tǒng)的可擴展性[1]。HLA日益成為當(dāng)前仿真技術(shù)發(fā)展的主流，被美國國防部確定為軍用仿真標準，被IEEE定為國際分布仿真通用標準。6隨著航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，航天測控領(lǐng)域需要根據(jù)不同的需求和目的實現(xiàn)測控設(shè)備的資源重組，利用HLA仿真技術(shù)實現(xiàn)航天測控系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練和仿真演練，具有安全、經(jīng)濟

3、、可重復(fù)、無風(fēng)險、不受特定任務(wù)限制的特點，既能進行常規(guī)操作訓(xùn)練，又能進行任務(wù)狀態(tài)下的培訓(xùn)，可以提升學(xué)員對各種異常情況的應(yīng)變處理能力。航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)具有良好的可擴展性，方便用戶根據(jù)需求對系統(tǒng)進行改造升級。1系統(tǒng)建模1.1系統(tǒng)組成在HLA中，為實現(xiàn)某種特定的仿真目的而組織到一起，并且能夠彼此進行交互作用的仿真系統(tǒng)、支撐軟件和聯(lián)邦對象模型構(gòu)成了一個聯(lián)邦，所有參與到一個聯(lián)邦中的應(yīng)用系統(tǒng)被稱為聯(lián)邦成員。HLA規(guī)定了聯(lián)邦和邦員必須遵循的規(guī)則，各邦員之間通過運行支撐環(huán)境（RTI）實現(xiàn)信息交互[2]。訓(xùn)練仿真系統(tǒng)采用HLA體系結(jié)構(gòu)。確定聯(lián)邦成員，將聯(lián)邦功能合理分配到聯(lián)邦成員，合理

4、設(shè)計聯(lián)邦對象模型和邦員的仿真對象模型，是模擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵，也是使聯(lián)邦及其邦員具備與其它仿真系統(tǒng)進行互操作的能力，并能夠在其它仿真系統(tǒng)中得以重用的關(guān)鍵。6通過對航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)需求進行分析，將航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)設(shè)計為一個聯(lián)邦，由系統(tǒng)監(jiān)控邦員、動態(tài)模擬邦員、訓(xùn)練考核控制邦員、任務(wù)場景邦員、視景顯示邦員、訓(xùn)練考核評定邦員構(gòu)成。①系統(tǒng)監(jiān)控邦員提供系統(tǒng)操作的人機界面，完成全系統(tǒng)的運行管理任務(wù)；②在航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)中，沒有分機硬件設(shè)備，由動態(tài)模擬邦員仿真硬件設(shè)備的各種狀態(tài)，對實戰(zhàn)任務(wù)和各種聯(lián)試狀態(tài)下的目標特性、系統(tǒng)狀態(tài)、測量信息、遙測信息、數(shù)傳信息等進行動態(tài)模擬

5、仿真；③訓(xùn)練考核控制邦員完成用戶權(quán)限控制、訓(xùn)練考核控制、訓(xùn)練科目管理、任務(wù)場景管理、訓(xùn)練考核結(jié)果管理、操作輔助提示、目標庫管理、輔助提示操作管理等任務(wù)；④任務(wù)場景仿真邦員完成對任務(wù)場景中指定時段內(nèi)目標飛行器的彈道數(shù)據(jù)、塔標數(shù)據(jù)的仿真任務(wù)；⑤視景顯示邦員完成任務(wù)場景三維顯示任務(wù)；⑥訓(xùn)練考核評定邦員根據(jù)選擇的訓(xùn)練科目、考核評定設(shè)置信息、學(xué)員操作信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息等完成對訓(xùn)練操作的考核評定任務(wù)，形成考核成績報告。1.2FOM/SOM設(shè)計對象模型模板OMT（ObjectModelTemplate）是HLA標準的重要組成部分，用來描述HLA對象模型的結(jié)構(gòu)框架[5]。HLA通過OM

6、T定義了兩類系統(tǒng)：一類是用來描述聯(lián)邦中的各個聯(lián)邦成員，即創(chuàng)建單個的HLA仿真對象模型SOM（SimulationObjectModel），建立SOM的目標在于使它成為一個通用的、獨立于具體的聯(lián)邦應(yīng)用模型；另一類是用來描述一個聯(lián)邦中相互之間存在的信息交換特性的那些聯(lián)邦成員，即創(chuàng)建HLA的聯(lián)邦對象模型FOM（FederationObject6Model），建立FOM的目的就是借助OMT提供的標準化記錄格式，對一個特定的聯(lián)邦中各聯(lián)邦成員之間需交換的數(shù)據(jù)特性進行描述，以便各聯(lián)邦成員在聯(lián)邦的運行中正確、充分地利用這些數(shù)據(jù)進行互操作[3]（在HLA中，互操作定義為：一個成員向其它成

7、員提供服務(wù)和接受其它成員的服務(wù)）。FOM/SOM是一種建模的技術(shù)和方法，它便于模型的建立、修改、生成與管理，便于對已開發(fā)的仿真資源進行再利用，使建模過程走向標準化[4]。具體而言，F(xiàn)OM定義了一個聯(lián)邦內(nèi)成員間所有用于交換的數(shù)據(jù)的詳細說明，如公共的對象類及其屬性、交互類及其關(guān)聯(lián)的參數(shù)等信息；仿真對象模型SOM定義了每個邦員提供給聯(lián)邦的自身能力的詳細說明。對象類和交互類的設(shè)計實際是確定各個聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)流和控制流。各個聯(lián)邦成員通過發(fā)布其它聯(lián)邦成員感興趣的對象類和交互類，訂購自己所需要的對象類和交互類，實現(xiàn)聯(lián)邦成員之間信息交換和互操作。1.