摘　　要: 高層體系結(jié)構(gòu)(high level architecture , HLA) 是新一代分布交互仿真體系結(jié)構(gòu),也是分布交互仿真領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。同時(shí),對(duì)未來(lái)軍事領(lǐng)域各種作戰(zhàn)研究、模擬訓(xùn)練中的互聯(lián)互操作功能的實(shí)現(xiàn)也是急待解決的課題。以紅藍(lán)方導(dǎo)彈攻防對(duì)抗為軍事背景,采用HLA 仿真體系結(jié)構(gòu),從應(yīng)用的角度分析了HLA 仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程;初步實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星支援下的導(dǎo)彈攻防模擬系統(tǒng)聯(lián)邦,為空間作戰(zhàn)的研究提供了一個(gè)仿真環(huán)境。

　　隨著空間軍事化的迅猛發(fā)展,空間已成為軍事上的“制高點(diǎn)”和國(guó)家安全的“高邊疆”。空間作戰(zhàn)的研究已成為當(dāng)今軍事研究的一個(gè)熱點(diǎn),但由于空間作戰(zhàn)的特殊性,對(duì)未來(lái)空間作戰(zhàn)的研究必須借助計(jì)算機(jī)作戰(zhàn)模擬技術(shù)。因此,HLA 作為新一代的仿真體系結(jié)構(gòu),在軍用仿真方面特別是未來(lái)的空間作戰(zhàn)研究上有著很廣闊的應(yīng)用前景。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)HLA 在仿真領(lǐng)域的應(yīng)用研究還處于起步和發(fā)展階段,本文就HLA 在衛(wèi)星支援下的導(dǎo)彈攻防模擬方面的應(yīng)用作了初步探討。

　　1 　模擬系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　1. 1 　高層體系結(jié)構(gòu)HLA[1 ]

　　為解決仿真應(yīng)用之間的互操作和可重用而提出的HLA 體系結(jié)構(gòu),是在綜合了DIS(dist ributed interactive simulation) 和ALSP ( aggregate level simulation protocol) 成果的基礎(chǔ)上提出來(lái)的,具有較高的起點(diǎn),并已形成IEEE 標(biāo)準(zhǔn)。HLA 主要包括:規(guī)則[2 ] , 運(yùn)行時(shí)間支撐框架[3 ] ( run2time in2

　　f rast ructure , RTI) 的接口規(guī)范說(shuō)明和對(duì)象模型模板[4 ] (object model template , OMT) 。HLA 作為新一代分布交互仿真體系結(jié)構(gòu),將仿真應(yīng)用模型、仿真支撐功能、數(shù)據(jù)分發(fā)及傳遞服務(wù)3 方面分離開(kāi)來(lái),并實(shí)現(xiàn)了仿真應(yīng)用與RTI 之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化,從而保證了開(kāi)放性體系結(jié)構(gòu)。

　　1. 2 　衛(wèi)星支援下導(dǎo)彈攻防模擬系統(tǒng)需求分析[5 ]

　　衛(wèi)星支援下的導(dǎo)彈攻防模擬系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)模擬系統(tǒng)) 主要采用聯(lián)合戰(zhàn)役中的紅藍(lán)方導(dǎo)彈攻防對(duì)抗為軍事背景,藍(lán)方根據(jù)作戰(zhàn)想定,發(fā)射導(dǎo)彈襲擊紅方重要軍事基地。紅方中的衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng),用來(lái)負(fù)責(zé)衛(wèi)星的測(cè)量控制和應(yīng)急發(fā)射;衛(wèi)星系統(tǒng)用于偵察藍(lán)方威脅目標(biāo),并為紅方提供預(yù)警信息;紅方導(dǎo)彈用來(lái)攻擊藍(lán)方重要軍事目標(biāo)或攔截藍(lán)方的來(lái)襲導(dǎo)彈。同時(shí),紅方還有負(fù)責(zé)指揮、調(diào)度的航天指揮部和為其提供各類(lèi)信息的顯示系統(tǒng)。

　　導(dǎo)演部作為中立方,主要負(fù)責(zé)整個(gè)過(guò)程的控制,包括啟動(dòng)、暫停、繼續(xù)等。該模擬系統(tǒng)聯(lián)邦開(kāi)發(fā)的目標(biāo)是為適應(yīng)現(xiàn)在作戰(zhàn)的需求,為全軍的作戰(zhàn)訓(xùn)練提供空間力量的支持。其具體目標(biāo)有:

　　1) 根據(jù)空間作戰(zhàn)的特點(diǎn)及軍事想定,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)各聯(lián)邦成員;

　　2) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的聯(lián)邦能為作戰(zhàn)訓(xùn)練與理論研究提供仿真環(huán)境;

　　3) 積累聯(lián)邦開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn),為基于HLA 的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供一種技術(shù)框架。

　　1. 3 　模擬系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　該模擬系統(tǒng)采用HLA 仿真體系結(jié)構(gòu),充分利用HLA 的優(yōu)勢(shì),主要在應(yīng)用層上設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)模擬系統(tǒng),并能保證該模擬系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性和可重用性。根據(jù)該模擬系統(tǒng)的概念模型分析,模擬系統(tǒng)中的主要實(shí)體模型有:衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)中的測(cè)控站和測(cè)控中心、衛(wèi)星系統(tǒng)中的偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星等,紅方導(dǎo)彈、藍(lán)方導(dǎo)彈、導(dǎo)演部、航天指揮部、顯示系統(tǒng)。

　　根據(jù)該仿真系統(tǒng)所包含的實(shí)體、實(shí)體功能、行為和實(shí)體間關(guān)系隨時(shí)間變化的特點(diǎn),將不同的實(shí)體模型進(jìn)行劃分和組合,確定該模擬系統(tǒng)聯(lián)邦由以下聯(lián)邦成員組成:測(cè)控站、測(cè)控中心、偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、紅方導(dǎo)彈、藍(lán)方導(dǎo)彈、顯示、導(dǎo)演部及航天指揮部。模擬系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　1

　　1) 衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng):該系統(tǒng)是聯(lián)系衛(wèi)星和地面作戰(zhàn)部隊(duì)的紐帶,是信息傳輸?shù)闹袠?包括測(cè)控中心和測(cè)控站。它在該模擬系統(tǒng)中的任務(wù)是跟蹤測(cè)量并控制在軌衛(wèi)星的運(yùn)行,為模擬系統(tǒng)提供衛(wèi)星的運(yùn)行信息,并在必要時(shí)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道控制。

　　2) 衛(wèi)星系統(tǒng):該系統(tǒng)包括各類(lèi)軍事衛(wèi)星(主要包括偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星等) 。軍事衛(wèi)星功能主要是模擬衛(wèi)星的在軌運(yùn)行情況及其為作戰(zhàn)提供的服務(wù),如偵察衛(wèi)星的偵察功能,預(yù)警衛(wèi)星的預(yù)警功能等。

　　3) 戰(zhàn)斗單元:主要包括紅藍(lán)方導(dǎo)彈。藍(lán)方導(dǎo)彈對(duì)紅方目標(biāo)進(jìn)行打擊,紅方預(yù)警衛(wèi)星發(fā)出預(yù)警信息,并引導(dǎo)紅方導(dǎo)彈攔截藍(lán)方導(dǎo)彈。

　　4) 顯示系統(tǒng):該系統(tǒng)顯示作戰(zhàn)模擬行動(dòng)的進(jìn)行情況,將部隊(duì)的配置、行動(dòng)、戰(zhàn)斗用圖形的方式描述出來(lái),包括態(tài)勢(shì)顯示、文字報(bào)告、衛(wèi)星顯示等。

　　5) 導(dǎo)演部:是研討和訓(xùn)練的組織者。在研討或訓(xùn)練過(guò)程中,導(dǎo)演部負(fù)責(zé)仿真環(huán)境的設(shè)置、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、系統(tǒng)進(jìn)程的控制、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視,必要時(shí)根據(jù)需要還可通過(guò)人機(jī)交互對(duì)模擬過(guò)程進(jìn)行干預(yù)。

　　6) 航天指揮部:航天指揮部具有指揮、調(diào)度功能,負(fù)責(zé)完成設(shè)置衛(wèi)星編成,安排衛(wèi)星任務(wù)等。其中的測(cè)發(fā)部隊(duì)負(fù)責(zé)衛(wèi)星的測(cè)試、發(fā)射,測(cè)控部隊(duì)負(fù)責(zé)在軌衛(wèi)星的測(cè)量控制,為模擬系統(tǒng)提供衛(wèi)星的測(cè)控保障。

　　2 　基于HLA 的模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)DMSO (defense modeling and simulationoffice) 公布的HLA 聯(lián)邦開(kāi)發(fā)和運(yùn)行過(guò)程[6 ] (fed2eration development and execution process ,FEDEP) 中確定的模型,HLA 仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行過(guò)程包括6 個(gè)步驟,即定義聯(lián)邦目標(biāo)、開(kāi)發(fā)聯(lián)邦概念模型、設(shè)計(jì)聯(lián)邦、開(kāi)發(fā)聯(lián)邦、集成與測(cè)試聯(lián)邦、運(yùn)行聯(lián)邦并分析結(jié)果。