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基本概念—虚拟现实中的柔性仿真
2010年8月5日    评论:    分享:

     来源:互联网

  目前的仿真环境,由低到高、从简到繁大致可以划分为仿真程序开发系统、仿真组件开发系统、仿真部件开发系统、虚拟样机系统/仿真评估系统、联合建模仿真系统、战斗实验室等六个层次。仿真程序开发系统是一种通用的计算机程序设计系统,支持仿真用户采用高级语言进行仿真元件的开发。仿真组件开发系统是针对单一建模方法的仿真软件开发系统,支持用户采用某种专用仿真语言和计算机高级语言进行仿真组件的开发。仿真部件开发系统是针对多方法混合建模的仿真软件集成系统,支持用户采用多种仿真语言以及计算机高级语言进行仿真部件的开发。虚拟样机系统用于工程仿真,支持用户建立实体的系统和部件级物理性能仿真模型。它与武器装备的设计和试验紧密相关,所建立的模型精度较高。仿真评估系统用于对抗仿真、作战仿真和战区仿真,支持对武器装备的需求、概念、方案、设计和试验进行论证、评估和分析。战斗实验室可以将处于不同地点的各种仿真系统、仿真模拟器以及实装和实兵集成到合成的战场环境中,进行人在回路、硬件在回路的仿真演练或演习。

  为了支持建模仿真技术在武器装备全寿命周期不同阶段的应用,兼容多种建模方法的使用,实现建模仿真人员的协作和模型、仿真系统的互操作和重用,建模仿真的方法和工具要有更多的灵活性。我们将这种广义的灵活性称为“柔性”。仿真的柔性可以一般地理解为“能灵活改变”的意思,具体地讲就是仿真方法和系统具有广泛适用、易于扩展、方便集成的特性。具有这种特性的仿真方法和技术统称为柔性仿真。

  柔性仿真的适用性是指建模框架、仿真算法、应用框架和体系结构可以满足多种建模方法和应用的需求,而不局限于某一类特殊的模型描述方法和应用。扩展性是指,当产生新的建模方法和应用需求时,这些方法和应用可以作为构件插入已有的建模和应用框架中去,而勿需进行大的修改。集成性的含义有两方面,一是在支持多种建模方法的基础上,能将各种模型组合成系统模型,支持系统的多层次抽象和多模型建模;二是仿真环境能集成多种建模和应用工具,提高按需仿真和模型开发的效率。

图1 仿真构件的层次化体系结构
图1 仿真构件的层次化体系结构

  从技术层次上看,柔性仿真环境是由仿真构件、通用基构和标准接口三部分组成的开放体系结构(图1)。为了支持处于不同层次的各类仿真模型之间的互操作和重用,灵活、方便地实现多种仿真应用,不论处于哪一层次的仿真环境,都可以看作是由仿真构件、通用基构和标准接口三部分组成的;而且,处于任一层次上的仿真环境都可以为上一层次仿真环境提供仿真构件。仿真环境的这种体系结构上的递归分解特性是仿真环境柔性的保证。HLA就是一种在高层使用的柔性仿真体系结构。

  仿真构件是对仿真模型、试验、引擎及应用组分的规范化描述和实现。其中,仿真模型可以是单元模型、基本模型、组合模型、邦员模型、联邦模型。邦员模型是广义的仿真模型,包括结构仿真模型、实战仿真模型(人和实物)、虚拟仿真模型(仿真模拟器)。在不同层次上,仿真组分以元件、组件、部件、系统、联邦等构件形式出现。

  仿真基构是联接仿真构件的基础结构,为仿真运行提供必要的服务功能。仿真的层次越高,仿真基构的功能就越复杂。仿真组件开发系统、仿真部件开发系统、虚拟样机系统和仿真评估系统的仿真基构,主要作用是建立仿真构件之间信息传递关系,但传递的方式可以不一样。如,单元模型之间采用变量方式,基本模型之间采用广播方式,仿真部件之间采用发布-订购方式。具体采用什么方式,取决于问题的复杂程度。为了使仿真人员能把精力主要集中在邦员模型的开发上,联合建模仿真系统和战斗实验室的仿真基构的功能要复杂得多:不仅要负责信息传递,还要具有各种管理功能—这就需要RTI的支持。柔性仿真基构是一种开放的体系结构,具有很强的适应能力、集成能力和扩展能力,能最大限度地支持仿真构件之间的互操作和重用。

  仿真构件必须按照规定的联接方法才能组装到柔性基构上去。对仿真构件与仿真基构之间关系的描述就是仿真接口。仿真的层次越高,仿真接口的描述就越复杂。按照规定的接口规范,在柔性基架上“装配”仿真构件,可以组装成各种层次的柔性仿真环境,满足不同层次应用的需求。


 

标签:柔性仿真概念军事
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