劉少?gòu)?qiáng)

(解放軍91336部隊(duì)，河北 秦皇島 066326)

0 引 言

隨著裝備職手仿真訓(xùn)練從專業(yè)技能向系統(tǒng)對(duì)抗逐步深化，原有按專業(yè)劃分的仿真訓(xùn)練系統(tǒng)體系架構(gòu)已難以滿足新的訓(xùn)練需求?，F(xiàn)有仿真訓(xùn)練各信息系統(tǒng)采用煙筒式構(gòu)建，各系統(tǒng)從硬件支撐、信息交互、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)到頂層應(yīng)用均各自單獨(dú)構(gòu)建，用以滿足自身系統(tǒng)需求，各系統(tǒng)間主要通過統(tǒng)一的接口描述進(jìn)行互聯(lián)，完成信息共享[1]。靶場(chǎng)信息系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)量逐漸增多，若仍采用傳統(tǒng)模式，不僅會(huì)形成大量的重復(fù)建設(shè)，還會(huì)對(duì)全系統(tǒng)的信息一致性和各系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)用造成障礙。

目前，艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)仿真訓(xùn)練以貼近實(shí)戰(zhàn)構(gòu)設(shè)態(tài)勢(shì)為主，在海戰(zhàn)場(chǎng)與訓(xùn)練場(chǎng)的等效映射、實(shí)兵訓(xùn)練態(tài)勢(shì)的實(shí)戰(zhàn)化構(gòu)設(shè)與驗(yàn)證等方面缺乏有益的支撐。因此需要將現(xiàn)有自成體系、相對(duì)獨(dú)立的指揮控制、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等仿真訓(xùn)練終端進(jìn)行互聯(lián)互通與邏輯重組，以滿足不同類型裝備職手在同一戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)下的協(xié)同及互對(duì)抗訓(xùn)練，不斷提升實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練水平。

1 仿真訓(xùn)練系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

仿真訓(xùn)練是仿真技術(shù)在訓(xùn)練領(lǐng)域的一種應(yīng)用[2]，仿真訓(xùn)練系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為導(dǎo)控評(píng)估層、訓(xùn)練支撐層和訓(xùn)練終端層3個(gè)層次,總體布局如圖1所示。仿真訓(xùn)練支撐層是仿真訓(xùn)練的信息中心，主要為仿真訓(xùn)練提供信息匯集與整編、信息訂閱與分發(fā)、協(xié)議適配、時(shí)統(tǒng)授時(shí)等信息交互服務(wù)，提供仿真模型集中解算環(huán)境，提供仿真模型、數(shù)據(jù)等信息資源的開發(fā)、存儲(chǔ)和管理功能，為仿真訓(xùn)練提供不可或缺的綜合支撐。

圖1 仿真訓(xùn)練信息系統(tǒng)總體布局圖

2 仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中的信息服務(wù)

艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)通過向各訓(xùn)練應(yīng)用節(jié)點(diǎn)提供“信息訂閱發(fā)布”和“信息協(xié)議適配”兩項(xiàng)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的互操作，分別依托仿真訓(xùn)練信息訂閱發(fā)布軟件和仿真訓(xùn)練信息協(xié)議適配軟件實(shí)現(xiàn)。

仿真訓(xùn)練系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)主要包括服務(wù)層、軟件層、插件層、支撐層以及應(yīng)用層5個(gè)層次，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 仿真訓(xùn)練信息系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)圖

仿真訓(xùn)練信息支撐層是仿真訓(xùn)練系統(tǒng)信息服務(wù)的中心，為底層信息通信和插件開發(fā)提供支撐，包括運(yùn)行支撐環(huán)境(RTI)、數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)(DDS)和協(xié)議建模工具[3]；同時(shí)為仿真訓(xùn)練各應(yīng)用系統(tǒng)間提供信息交互服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)仿真訓(xùn)練頂層架構(gòu)統(tǒng)一、信息資源整合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以多源、多類別、多體制、跨系統(tǒng)的仿真訓(xùn)練信息為對(duì)象提供信息訂閱與分發(fā)、協(xié)議適配、時(shí)統(tǒng)授時(shí)等服務(wù)[4]，以與上層應(yīng)用業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的信息流轉(zhuǎn)服務(wù)接口為核心，解決各仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)互通的問題。

3 信息訂閱發(fā)布軟件設(shè)計(jì)

仿真訓(xùn)練信息訂閱分發(fā)軟件用以發(fā)布訂閱機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。具體功能包括：

(1) 能夠支持本地局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)訓(xùn)練條件下分布式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)各仿真節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸。

(2) 能夠以發(fā)布訂閱機(jī)制實(shí)現(xiàn)各仿真節(jié)點(diǎn)間交互信息的按需訂閱和分發(fā)。

(3) 能夠支持采用多種通信中間件進(jìn)行分布式信息傳輸，包括符合RTI和DDS 2種通信中間件[5]，并支持2種通信中間件的切換使用。

3.1 軟件邏輯結(jié)構(gòu)

仿真訓(xùn)練信息訂閱發(fā)布主要包括訂閱分發(fā)關(guān)系編輯模塊、通信中間件模塊和通信中間件調(diào)度模塊，主要基于通信中間件進(jìn)行分布式信息傳輸，以發(fā)布訂閱機(jī)制實(shí)現(xiàn)各仿真節(jié)點(diǎn)之間交互信息的按需訂閱和分發(fā)[6]，支持本地局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)訓(xùn)練條件下分布式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)各仿真節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸。

仿真訓(xùn)練信息訂閱發(fā)布軟件邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。在處理各仿真訓(xùn)練成員的接收數(shù)據(jù)時(shí)，通信中間件調(diào)度模塊將RTI、DDS等通信中間件接口協(xié)議歸一化處理為統(tǒng)一仿真接口協(xié)議；在處理仿真訓(xùn)練成員的發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，把統(tǒng)一仿真接口協(xié)議實(shí)例化為RTI、DDS等通信中間件接口協(xié)議[7]。

圖3 信息訂閱發(fā)布軟件邏輯結(jié)構(gòu)

3.2 軟件工作流程

仿真訓(xùn)練信息訂閱分發(fā)軟件工作流程分為仿真開發(fā)階段和仿真運(yùn)行階段。其工作流程如圖4所示。

圖4 信息訂閱發(fā)布軟件工作流程

仿真開發(fā)階段：訂閱分發(fā)關(guān)系編輯模塊編輯輸出仿真系統(tǒng)交互信息定義文件(SIDF)[8]給訓(xùn)練調(diào)理軟件(通過數(shù)據(jù)庫(kù)中轉(zhuǎn))，用于創(chuàng)建仿真域；訂閱分發(fā)關(guān)系編輯模塊編輯輸出仿真成員交互信息定義文件(MIDF)給仿真訓(xùn)練信息協(xié)議適配軟件，用于初始化訂閱分發(fā)關(guān)系。

仿真運(yùn)行階段：以仿真成員進(jìn)行信息接收和信息發(fā)送為例進(jìn)行相關(guān)模塊工作流程介紹。信息接收過程，由通信中間件根據(jù)仿真成員的發(fā)布訂閱關(guān)系從RTI/DDS總線接收信息，并觸發(fā)通信中間件調(diào)度模塊的回調(diào)函數(shù)[9]，通信中間件調(diào)度模塊將通信中間件接口協(xié)議API歸一化處理為統(tǒng)一仿真接口協(xié)議API，然后觸發(fā)仿真成員的回調(diào)函數(shù)，完成仿真成員信息接收。信息發(fā)送過程，由仿真成員調(diào)用通信中間件調(diào)度模塊的統(tǒng)一仿真接口協(xié)議API發(fā)送信息，通信中間件調(diào)度模塊將統(tǒng)一仿真接口協(xié)議API實(shí)例化為通信中間件接口協(xié)議API，然后通過調(diào)用通信中間件接口協(xié)議API將數(shù)據(jù)發(fā)送到RTI/DDS總線，完成仿真成員信息發(fā)送[10]。

4 信息協(xié)議適配軟件設(shè)計(jì)

針對(duì)各仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)的通信方式不同，分析各應(yīng)用訓(xùn)練系統(tǒng)的通信特點(diǎn)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)，解決不同系統(tǒng)環(huán)境異構(gòu)問題，提出信息協(xié)議針對(duì)方案，制定適合仿真訓(xùn)練信息系統(tǒng)的通信協(xié)議，提高了系統(tǒng)的通信效率。

4.1 軟件邏輯結(jié)構(gòu)

仿真訓(xùn)練信息協(xié)議適配軟件用于為異構(gòu)系統(tǒng)交互提供協(xié)議適配和信息適配服務(wù)[11]，實(shí)現(xiàn)各仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)間的互通和互操作，軟件的邏輯結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 信息協(xié)議適配軟件邏輯結(jié)構(gòu)

仿真訓(xùn)練信息協(xié)議適配軟件存在正向適配和反向適配2種方式。正向適配時(shí)，通過調(diào)用仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)接口協(xié)議插件，接收仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)交互信息，完成協(xié)議轉(zhuǎn)換后，調(diào)用信息適配插件將仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)交互信息轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一應(yīng)用層交互信息，最后發(fā)送給仿真訓(xùn)練信息訂閱分發(fā)模塊的通信中間件和仿真訓(xùn)練導(dǎo)控評(píng)估系統(tǒng)；反向適配時(shí)，協(xié)議適配模塊接收通信中間件和仿真訓(xùn)練導(dǎo)控評(píng)估系統(tǒng)仿真控制指令，完成協(xié)議轉(zhuǎn)換后，由信息適配插件轉(zhuǎn)換為仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)交互信息后，由應(yīng)用系統(tǒng)接口協(xié)議插件發(fā)送給仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)。

4.2 軟件工作流程

仿真訓(xùn)練信息協(xié)議適配軟件工作流程分為仿真開發(fā)階段和仿真運(yùn)行階段。仿真開發(fā)階段：協(xié)議建模工具通過開發(fā)信息適配插件、配置應(yīng)用系統(tǒng)接口協(xié)議插件，生成協(xié)議適配方案等資源，供協(xié)議適配調(diào)度管理模塊仿真運(yùn)行過程中調(diào)用。仿真運(yùn)行階段：首先協(xié)議適配調(diào)度管理模塊進(jìn)行初始化，包括加載協(xié)議適配方案，根據(jù)方案內(nèi)容加載應(yīng)用系統(tǒng)接口協(xié)議插件和信息適配插件、初始化交互信息定義文件(MIDF)[12]等；正向信息適配時(shí)，由仿真應(yīng)用系統(tǒng)接口協(xié)議插件接收仿真應(yīng)用系統(tǒng)交互信息，再由協(xié)議適配調(diào)度管理模塊完成協(xié)議適配，然后調(diào)用信息適配插件，把仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)交互信息適配為統(tǒng)一應(yīng)用層的交互信息，最后協(xié)議適配調(diào)度管理模塊調(diào)用統(tǒng)一仿真接口協(xié)議API把信息發(fā)送出去；反向信息適配時(shí)，由協(xié)議適配調(diào)度管理模塊接收統(tǒng)一仿真接口協(xié)議API回調(diào)接收信息，然后調(diào)用信息適配插件，實(shí)現(xiàn)協(xié)議反向適配，把統(tǒng)一應(yīng)用層的交互信息適配為仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)交互信息，最后再調(diào)用應(yīng)用系統(tǒng)接口協(xié)議插件將信息發(fā)送給仿真訓(xùn)練應(yīng)用系統(tǒng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)仿真訓(xùn)練信息系統(tǒng)中的信息分發(fā)和適配技術(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要針對(duì)異構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的信息訂閱與發(fā)布、信息協(xié)議的適配過程進(jìn)行詳細(xì)研究，能夠?qū)Ξ悩?gòu)系統(tǒng)的仿真訓(xùn)練終端進(jìn)行綜合集成，構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境下艦艇平臺(tái)模擬訓(xùn)練環(huán)境，開展整體訓(xùn)練，滿足不同類型裝備職手在同一戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)下的協(xié)同及互對(duì)抗訓(xùn)練需求，提高靶場(chǎng)各類訓(xùn)練資源的綜合使用效益，為滿足全軍軍事訓(xùn)練信息系統(tǒng)公共平臺(tái)綜合集成需求奠定了基礎(chǔ)。