分布式仿真技术(6篇)
分布式仿真技术篇1
关键词:骨架信息;仿真实体;实体建模
1引言
分布交互仿真DIS(DistributedInteractiveSimulation)是当前虚拟现实领域的研究热点之一。它最初起源于军事仿真领域研究工作,IEEE在上世纪九十年代和本世纪初制定了IEEE1278标准[1]和IEEE1516标准[3-5]。
分布交互仿真技术的不断进步、相关标准的制订从理论上解决了大规模分布交互仿真系统的构建。但是由于其技术上的复杂性和专业性,使得实际构建一个仿真系统不仅需要相当长的时间周期而且局限于专业的仿真开发人员,从而限制了分布交互仿真技术推广应用。
在对以往传统分布交互仿真技术分析的基础上,本文通过研究和实践提出了一种基于骨架信息的面向三维平台级实体的自动化的建模与仿真方法。建模与仿真分离和自动化的系统构建方法使得用户不需精通专业的仿真技术也能够方便的对仿真实体进行三维建模,并且能够把精力集中于具体的仿真领域快速的构建自己的三维分布交互仿真系统。
2基本概念
(1)实体
仿真实体是现实世界中的客观对象在计算机中的表示。在DIS标准中,其定义为:“AnelementofthesyntheticenvironmentthatiscreatedandcontrolledbyasimulationapplicationandeffectedbytheexchangeofDISPDUs[1]”。按照实体是否具有主动对环境和其他实体进行影响的能力,可分为动态实体和静态实体;动态实体按照仿真运行中是否由人控制,又可分为人在回路控制的实体和计算机控制的实体。按照所模拟的组织和规模的大小,可以分为个体和群体两种,其中个体我们一般称为平台级实体。本文所提方法主要面向动态实体中人在回路的平台级实体。
实体:是分布虚拟环境中的基本元素,它由仿真应用程序创建、控制、取消并受虚拟环境中各种交互事件的控制。
实体可形式化表示为如下九元组:
Entity={Geo,Phy,Beh,Event,State,Skeleton,,,}
其中:
Geo={GeometryAttr|GeometryAttr=},是实体几何属性的集合;
Phy={PhysicsAttr|PhysicsAttr=},是实体物理属性的集合;
Beh={BehaviorAttr|BehaviorAttr=},是实体行为属性的集合;
Event是环境中交互事件的集合;
State={create,run,delete},是实体内部状态集合;
Skeleton=,实体的的骨架信息,具体见下文;
为State×EventState的映射;
为State×EventBeh的映射;
为StateGeo的映射;
其中不同类型实体函数的构建不同,本文所涉及的人在回路实体对应的函数是操作者的交互命令与行为之间的对应关系。
(2)实体的骨架信息
骨架信息是指多部件或多关节实体中内在的反映各个部件之间、部件与实体之间或不同关节之间的逻辑关系的一类数据。
实体的骨架信息可形式化的表示为骨架树如下:
Sk=
N={Root}∪Ns
Ns=N1∪N2∪…∪Nm且Ni∩Nj=Φ(i≠j,1≤i≤m,1≤j≤m)
R={,,….,i=1,2,3…m}
其中Sk表示一个骨架系统(也称为骨架树),N为骨架树中部件或关节节点的集合,R为骨架树中节点之间关系的集合,表示部件之间以及部件与实体之间的关系,骨架树中的根节点表示实体本身。
(3)骨架信息举例
以人为例说明骨架信息及其表示,虚拟环境中虚拟士兵完整的骨架信息如下图1所示:
图1虚拟士兵的骨架信息
分布式仿真技术篇2
一场不见硝烟的战争
落日的余辉映红了西边彩霞，和平劳作了一天的人们纷纷踏上回家的路程。此时，在A国C市东郊的一幢神秘的大楼里，一群敲键盘的职业军人开始了他们的一项军事演练。与此同时，分布在A国境内的陆、海、空三军的仿真器纷纷启动，通过专用的计算机网络，也与他们一道开始了带有作战背景的试验演练。
参加演练的军人分成两组，一组代表己方的红军，一组代表假想敌的蓝军。蓝军以攻为守，企图偷袭红军战略导弹基地。他们先派出4架轰炸机、6架歼击机、2架电子战飞机朝红军的海军基地飞来，以给红军错觉形成要偷袭的态势。然后，由两架空中预警机担负空中指挥，指挥12架歼击机、4架电子战飞机、16架轰炸机、8架加油机朝红军的战略基地远程奔袭而来。红军的警戒雷达网探测到了蓝军多次起飞的异常空情后，及时向指挥部作了报告。与此同时，红军海军基地发现了前来袭击的敌机，防空部队随即进入一级战备状态，基地8架歼击机紧急升空。
红军在太空的侦察卫星及时侦察到了蓝军的两个飞行编队，经指挥部分析，蓝军是声东击西，真实的突击目标是战略导弹基地。因此，指挥员立即命令战略导弹基地进入一级战备状态，并命令沿海一线机场的16架歼击机紧急升空，以在战略基地的待机拦截敌机。此外，又特别命令在蓝军大编队机群必经海域的红军海军的4艘潜艇也进入一级战备状态，作好防空作战准备。
当蓝军突击编队飞过红军的第一道警戒线时，偷袭红军海军基地的飞行编队突然改变航向，也朝红军战略导弹基地飞来。面对几十架突击战略导弹基地的飞机，红军指挥员赶紧命令二线机场的24架歼击机紧急升空，并命令第一波次起飞的红军歼击机拦截敌轰炸机。蓝军轰炸机受到拦截，护航歼击机一马当先，准备迎战。红军指挥员立即命令拦截敌歼击机并将其引开。红军飞行员且战且退。蓝军飞行编队失去了护航歼击机的保护，又正好处于红军海军潜艇的上空，红军指挥员当即命令潜艇攻击敌编队中的预警机与加油机。潜艇启动防空武器系统，发现、跟踪目标，并向预警机发射了防空导弹。蓝军飞行编队发现受到攻击，电子战飞机紧急施放干扰，但为时已晚，1架预警机、2架加油机被击落，1架预警机、2架加油机、3架轰炸机被击伤。
蓝军的预警机被击落击伤后，一时间失去了空中指挥，飞行编队一下乱了套。此时，假如继续突击红军的战略导弹基地，非但不能完成任务，还会造成更大的损失，蓝军指挥员，决定中止突击返航。为使编队顺利返航，他命令蓝军大编队原路返回，原偷袭红军海军基地的飞行编队再次改变航向，杀个回马枪，又朝红军海军基地袭来。
此时，红军海军基地紧急升空的8架歼击机正返回机场加油，而担负保卫红军战略导弹基地的歼击机在海军基地，远水救不了近火，这是一个对蓝军非常有利的空档。蓝军飞行编队一靠近海军基地，指挥员首先就命令两架电子战飞机实施主动电子干扰。为此，两机同时把所携带的干扰箔条全部投放出去，在红军的地空导弹上空形成了一个巨大的箔条干扰“云”。红军的地空导弹由于受到强烈的电磁干扰，警戒雷达、制导雷达一时处于瘫痪状态，致使发射的防空导弹无一命中目标。蓝军轰炸机则轻而易举地用精确制导的激光制导炸弹将红军海军基地的三艘驱逐舰，一艘潜艇击沉，然后扬长而去。挨了这致命的一击，红军指挥员气得把指挥用的麦克风狠狠地摔到了地板上。
这是作战仿真试验室里演练的一场没有硝烟的战争，虽然见不到刀光剑影，血雨腥风，但却与战争紧密相关，而演练的这些战略战术，将来就可能用于战争。利用作战仿真试验室在虚拟战场上进行作战演练，是军队训练现代化的一种有效手段。
作战仿真试验室里的虚拟战场
长期以来，对作战样式、战术、战法的研究除一般理论探讨外，主要通过实兵对抗演练来进行研究。受安全、经费等条件限制，尤其是难以建立以主要作战对象的真实装备组成的“蓝军”，使“实兵对抗演练”的真实性、结果的可信性受到削弱，也难以体现现代战争系统对抗的特点。针对这种情况，利用现代仿真技术建立虚拟战场的方法应运而生。虚拟战场模拟作战双方的对抗行为和战场环境，如敌方飞机的种类、技术性能、战术动作，以及电子对抗、地面防空火力等作战环境等，增加了演练的逼真度，能达到真实操练部队的目的，而这些正是在以往常规飞行演练中难以实现的。
虚拟战场是利用仿真技术把已知的因素、敌我双方的主要关系等进行计算机仿真，以体现战争的对抗性与交战的随机性，可为战争的研究者提供一个作战仿真实验环境。为使作战仿真实验环境适合高技术条件下的特点，需要建立各种作战和训练模型，这些仿真模型也是构成虚拟战场的基础。在虚拟战场里，不同年代的技术，不同年代的武器和不同地点的军兵种作战仿真平台都能被集中在一起。为使虚拟战场逼真可信，各仿真平台采用相同的标准协议与信息接口，能形成统一的综合仿真环境。当仿真试验开始时，在虚拟战场里的各种仿真器能作到空间同步，时间同步，好象在一个环境中，从而达到逼真可信的目的。
由于虚拟战场对检验、研究未来作战理论，确定军队编制，发展武器装备等，提供了一个非常理想的试验环境所以美空军1992年组建了6个作战仿真试验室来进行仿真演练研究。例如，在海湾战争时期，美国利用防空作战仿真试验室曾对最初18小时的完整战斗过程进行仿真，以便通过对交战双方作战体系、系统及装备的仿真，来修改作战计划和进行“作战任务预演”。飞行员在作战前，能先在虚拟战场中经历作战任务的仿真飞行，熟悉通过多种情报侦察手段获得的目标情况、航线地形，以及可能遇到的敌方火力及电磁威胁。虚拟战场通过模拟可能出现的战场对抗条件，可对飞行员所采取的对策措施进行评估，检验其作战能力。在此基础上，就能保障更顺利地执行任务。
作战仿真试验室的核心技术
作战仿真试验室，是在军事作战理论、战役战术原则指导下，按照典型的军事对抗背景，利用现代计算机作战仿真技术，构造的动态战场对抗环境。分布式交互仿真、仿真的“可视化”、先进的建模方法是作战仿真试验室的核心技术，其中，分布式交互仿真（简称DIS）、仿真可视化在作战仿真试验室中运用最为广泛。
分布式交互仿真是80年代末兴起的一项新的仿真技术，它主要用于大规模仿真、作战开发和训练，使地域分散作战仿真单位，能同时在一个综合仿真环境下进行作战仿真。早期的仿真技术是以单一武器平台为研究对象，系集中式仿真技术，具有可控性、安全性、可重复性和经济性的特点。随着大规模并行处理技术、传感器技术、计算机多媒体技术、网络技术以及通信技术的发展，特别是多武器平台仿真任务的提出，单台仿真器的独立运行无法满足军事研究与训练的现实需求。应用分布交互式仿真技术，可以将分布在不同地点的训练设备（仿真器、实验设备等）、虚拟设备（计算机产生的兵力等）和训练人员连接起来，形成一个虚拟的战场环境。为此，美国国防部高级研究计划局（DARPA）和美国陆军自1983年至1990年实施了模拟器联网计划，到80年代后期，该项计划可发展成能将200多个地面战车仿真器、飞机飞行仿真器、通信网络、指挥所和数据处理设备互联的网络。
作战仿真试验室广泛运用的另一项技术是仿真过程的可视化。人们接受信息，大部分是依靠视觉，所以利用图形、图像表示信息，可以迅速给人一个具体、直观的概貌。用它来反映错综复杂的关系，信息直观而又丰富。“可视化”（Visualization）是近期发展较为迅速的一项技术，它可利用图形来表现数据。仿真的广泛应用，会产生大量的数据，甚至形成“数据的海洋”。仿真的目的在于获得见解，而见解需要到数据中去总结，去寻找。而“数据的海洋”会限制人们认识的深入，用图形来表现数据，就可最大限度地分析与使用数据，从而获得见解。“可视化”仿真能将数据转换成几何图形，使研究者能直观地观察仿真过程与仿真结果。
可视化仿真已经应用机的研制与生产，如波音777，它是世界上第一架无图纸飞机。在波音777飞机的研制过程中，就充分利用了计算机可视化技术来进行仿真，通过建立起的十分逼真的飞机模型，对波音777飞机的部件，相互关系都有十分逼真的表现。这种三维的可视模型使设计师在飞机的研制过程中，能把飞行员、飞机维修工程师等方方面面的人才汇集到飞机的设计中来，集思广益，使飞机总体性能最优。
虚拟现实（VirtualReality）是“可视化”仿真的最新进展。目前大量使用的计算机，人与计算机进行交互对话是通过窗口管理系统的二维交互界面进行的，而现实生活是一个丰富多彩的三维空间，随着图形学、声学、光纤与传感技术的发展，使用计算机对现实世界进行仿真成为可能。虚拟现实就是在这种技术背景下发展起来的一种与现实世界高度逼真的人机界面技术。它借助于一个特制头盔中的立体显示器，可以观察到三维的仿真立体影像，听到仿真环境中各种声音，同时人的每一个动作也将引起环境的变化，能使人与仿真环境融为一个有机整体。
明天的作战仿真试验室
未来战争将是陆、海、空、天、电等多维一体的信息化、数字化的整体对抗。高技术武器装备的使用，使战场错综复杂，传统的和现代的攻防武器将构成一个庞大的系统。航天器早已飞越了大气层，电磁环境是从天到地，跨越了国界的限制，武器装备具有更为广大的使用空间与应用范围。空军的活动范围已不是一般意义上的领空，而是更为广阔的多维空间，并将承担“以空制地”、“以空制海”、“以空制空”、甚至“以空制天”的作战任务。
不难看出，对未来战争的研究，将使作战仿真试验室有更为广泛的应用领域。现代条件下，新技术、新装备、新的发展战略等，转化为实际装备作战能力的周期已明显缩短；对抗也超出了传统的单一武器装备的范畴，而是由多种武器装备构成的敌对双方武器系统的对抗；验证单项武器装备性能的优劣，只有将其置身于武器装备的体系之中才能全面地检验其性能的优劣。这些都离不开作战仿真试验室。
分布式仿真技术篇3
一、EDA技术的定义及构成
所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)为设计载体，以专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、单片电子系统SOC(SystemOnaChip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程[J]。在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述，EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。
现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛，从ASIC开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。
二、EDA技术的发展
EDA技术的发展至今经历了三个阶段：电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。
EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。
高级EDA阶段，又称为ESDA(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。
三、基于EDA技术的电子系统设计方法
1.电子系统电路级设计
首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。
可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。
2.系统级设计
系统级设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。
系统级设计的步骤如下：
第一步：按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。
第二步：输入VHDL代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。
第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。
第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。
第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。:
第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。
四、前景展望
21世纪将是EDA技术的高速发展时期，EDA技术是现代电子设计技术的发展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展，数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC，SystemonChip)方向发展，借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具，可减少设计风险并缩短周期，随着VHDL语言使用范围的日益扩大，必将给硬件设计领域带来巨大的变革。
参考文献：
[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.
分布式仿真技术篇4
关键词：雷达电子对抗异构仿真系统；集成技术；反射内存网；信息技术
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1007-9416（2017）02-0074-02
为了完善现代作战体系，满足作战训练系统的实际需求，应加强各种仿真技术的合理使用，实现雷达电子对抗异构仿真系统构建，使得仿真系统集成技术可以满足全要素、高逼真度的模拟需求，为作战理论的丰富及体系的完善提供可靠的参考依据。因此，需要加强对雷达电子对抗异构仿真系统功能特性的深入理解，灵活运用各种集成技术优化系统的服务功能，保持系统在现代作战体系及作战模拟训练中的应用良好性。因此，需要深入研究雷达电子对抗异构仿真系统的集成技术，扩大该仿真系统的实际应用范围。
1雷达对抗的基本原理及方法
1.1雷达对抗的基本原理
所谓的雷达是指通过运用测定目标对电磁波反射现象来找出目标位置的设备。雷达的工作过程为：雷达发射机安按照合理的方式像空中领域发射一定强度的电磁波，当电磁波遇到障碍物时将会散射，雷达接收机将会接收到经过调制后的反射回波，通过信号处理方式得出被测目标的相关信息。雷达对抗的基本原理是：性能可靠的雷达对抗设备通过侦察的方式接收到目标雷达发出的电磁信号，进而对这些电磁信号进行全面地分析与处理，获得目标雷_的各个参数，结合雷达信号处理专业知识，获取目标雷达的各种状态信息，最终将分析结果及时地传送给干扰机及相关设备的过程。雷达对抗的基本条件有[1]：（1）像空间领域发送电磁信号；（2）接收机在一定的时间内接收到强度高的电磁信号；（3）目标雷达的各个参数、状态信息处于雷达对抗设备能够处理的范围内。
1.2雷达对抗的基本方法
结合雷达对抗的基本原理及条件，可以选择不同的雷达对抗方法，实现对目标雷达参数与状态信息的采集、处理。雷达对抗的基本方法主要包括[2]：（1）采取有效的措施及时地破坏目标雷达探测电磁波传播路径；（2）将产生的各种干扰信号发送到雷达接收即中，扰乱雷达对目标信号的实时检测，降低其获取信息的准确率；（3）减少目标雷达的截面积，确保其状态信息及参数收集的可靠性。
2反射内存数据通信原理分析
作为一种可靠的实时网络，反射内存网的合理运用，可以快速地确定与分享各种实时数据，满足雷达对抗设备的实际需求。反射内存网的主要特点有：具有良好的传输确定性，可预测性能强；软硬件平台适用3范围广、传输纠错能力强；可以满足中断信号的实际需求。
反射内存网正常工作时内部的反射内存板卡对各种传输介质有着较强的依赖性，可以使反射卡的各个节点之间能够实现数据共享及数据拷贝。在多种总线的支持下，可以确定反射内存板所占有的内存地址，确保计算机向反射内存板输入数据时数据能够在相同内存地址的作用下存储到指定的位置，在满足安全访问条件的前提下其它的计算机在可以随时访问这些数据，优化反射内存版读写方式。同时，由于反射内存网数据传输依赖于硬件，不需要考虑各种通信协议，通过软件代码编写方式能够实现数据读、写，满足了实时系统快速反应周期的多样化需求[3]。与此同时，反射内存光纤网络设置中采用了先进特殊的技术，确保了分布实时系统数据传输的可靠性，保持了分布节点间数据通讯的良好性。因此，为了达到信息传送中断的实际需求，应注重反射内存光纤网络的合理使用。
3雷达对抗系统建模与仿真技术
现代建模与仿真技术主要是指以相似的原理、模型理论、系统技术及建模与仿真应用领域相关的技术为基础，通过对计算机网络、专业仿真设备的合理使用，构建出已有的或者设想过的系统，进而进行分析、评估、维护等方面的综合性技术。
雷达对抗系统建模与仿真技术的主要特征有：（1）动态性。可以对事物的动态过程进行描述，实现连续事件与离散事件的有效分析；（2）分布性、系统性及实时性。复杂的仿真系统是由多个分布式计算机共同组成的；建模与仿真可视为一个完整的系统，是由多种关系共同组成的；仿真系统构建时需要充分考虑实时性需求，并将时间管理理念融入到系统构建中；（3）交互性、一致性及可行性。仿真系统构建中包含了多个模型，不同的信息之间交互性强；一个完整的仿真系统中包含了多个视图、帧速率、模型与数据，但需要保持这些组成部分的一致性；建模与仿真得到的结果是可信的，需要满足使用者的实际需求。
在构建可靠的雷达电子对抗异构系统过程中，需要注重建模与仿真技术体系的不断完善。该体系主要包括建模技术、建模与仿真支撑系统的各种技术、仿真应用技术。像数据可视化建模技术、多视图建模技术、模糊识别、连续系统建模技术等，可以为建模与仿真技术体系的不断健全提供可靠地保障[4]。同时，需要加强对武器装备仿真、作战仿真组成的军用仿真的深入分析，注重战役仿真、战术仿真、技术仿真、训练仿真等不同军用仿真技术的合理运用，扩大电子战建模技术的实际应用范围。
4基于反射内网桥接的雷达电子对抗异构仿真系统集成架构技术要点分析
该仿真系统集成技术使用中的异构性具体表现在：（1）参考模型方面的异构。通过对不同集成技术及仿真系统实际作用的分析，可以结合不同颗粒度的建模方式实现建模分析；（2）仿真实现方式异构。通过对计算机模拟及其它模拟方式的适应，有利于实现联合试验仿真系统构建；（3）网络结构方面的异构，结合不同仿真试验对象的实际需求，应注重RTI以太网及系统时钟实时网络的合理运用，优化仿真系统通信机制，优化雷达对抗性能。基于反射内网构成的雷达电子对抗异构仿真系统集成架构技术要点具体表现在以下方面：
4.1基于反射内存网异构桥接的相关机制
构建可靠的雷达电子对抗异构仿真系统，需要充分考虑作战效能层面的实时模拟及射频信号方面的实物模拟。作战效能层面的实时模拟有利于计算机仿真分系统，需要集合TCP/IP协议及RTI以太网通信体制的作用，构建出可靠的点对点通信模式，满足逼真度强、超实时仿真实验需求；视频信号层面的实物模拟仿真分系统依赖性系统时钟与射频电缆相结合的联结方式，增强了仿真系统模拟的实时性。体现了仿真系统模拟分析中的复杂性。
在可靠的系统集成技术支持下，雷达电子对抗异构仿真系统构建中需要充分地考虑模拟实时性、模拟粗粒度满足模拟细粒度等原则的要求，制定出完善的系统集成方案，并将系统开发成本控制在合理的范围内，促使半实物仿真分系统支持下异构仿真系统信息与运行方控制之间可以实现实时交互，保持不同体制下仿真方式的互通性，确保各种仿真方式的良好操作性。
4.2基于反射内存网异构仿真系统集成架构技术要点
确定反射内存网桥接的具置，有利于实现雷达电子对抗异构、网络异构等不同异构形式的衔接，增强仿真系统内部各构件之间的互联互通性。同时，设置好的每个桥接席位都需要安装反射内存卡，并在光纤交换机及相关传输介质的作用下形成具有良好拓扑结构的放射内存网。通过对基于反射内存卡应用软件的合理使用，有利于实现系统内所有数据的读写交互，确保@些数据能够在最短的时间内被处理，保持数据与时间的同步性[5]。
在处理时钟数据的过程中主要依赖于半实物桥接席位，促使雷达能够将检测到的目标信息及时地写入发射内存卡，并在反射内存网的支持下使得其它的桥接席位能够实时地读取系统数据。在雷达电子对抗异构仿真控制系统运行过程中，通过对反射内存网原理的利用，可以对时钟信息进行实时的读取，提高不同节点时间推进过程中节拍信息获取效率，并在信息处理机制作用下优化雷达搜索目标、跟踪航迹数据工作性能。
4.3雷达电子对抗异构仿真系统运行的不同方式
为了使雷达电子对抗异构仿真系统能够处于稳定的运行状态，需要在选择集成技术的过程中充分考虑系统运行的不同方式。系统的仿真设计阶段、试验运行阶段、综合效能评估阶段中各类仿真工具软件的合理使用，可以为系统运行方式的有效选择提供必要的参考依据[6]。雷达电子对抗异构仿真系统运行的不同方式主要包括：（1）时间受限方式；（2）时间控制方式；（3）时间控制与时间受限相结合方式；（4）时间控制与时间不受限方式。通过这些不同运行方式的合理使用，可以为雷达电子对抗异构仿真系统运行效率的提高及服务范围的扩大提供可靠地保障，促使效能仿真系统作用下的所有数据信息能够高效传递，实现对目标物的实时追踪与锁定。
5结语
综上所述，这些不同的集成技术在现代雷达电子对抗异构仿真系统运行中起着重要的保障作用，最大限度地满足了现代战争战略计划制定与实施的实际需求。因此，需要结合当前部队深化改革及国防事业快速发展的要求，健全军队指挥管理体系，增强作战训练计划制定合理性，提高雷达电子对抗异构仿真系统的运行稳定性，在各种集成技术的作用下保持电子战场作战水平的了良好性，为部队电子对抗能力的全面提高打下坚实的基础。与此同时，需要在雷达电子对抗异构仿真系统集成技术优化中注重信息技术及计算机系统的合理使用，保持这些集成技术的先进性，充分地发挥出这种仿真系统在未来电子战场的各种优势，促使我国军队整体作战水平能够始终保持在更高的层面上。
参考文献
[1]吉峰.雷达电子干扰信号建模与仿真设计研究[D].大连理工大学，2013.
[2]朱峰.对有源电子扫描阵（AESA）综合射频系统的干扰技术研究[D].江苏科技大学，2014.
[3]彭春光.基于语义交互和动态重构的兵棋推演系统概念框架及其关键技术研究[D].国防科学技术大学，2010.
[4]彭勇.作战仿真模型体系分析及其模型设计与实现关键技术研究[D].国防科学技术大学，2011.
分布式仿真技术篇5
1ProtelDXP仿真软件进行电路仿真
1.1进行原理图绘制ProtelDXP仿真软件进行运行，在主窗口菜单中点击【File】菜单选项，进行项目文件与原理图文件的建立与保存。在两个图建立之后，在元件库中找到需要的元件，同时对相关元件的属性进行编辑，之后用连线工作进行原理图的绘制工作。原理图如图1所示。
1.2负反馈对电路的影响在图1中的引入了电流串联负反馈，其反馈电阻为R，对电路的影响主要包括两个方面：第一，使电路放大电压的放大倍数有所降低，引入负反馈之后，电压放大倍数表示。其中，AuF代表未引入反馈的电压放大倍数，Au代表引入反馈以后的电压放大倍数，F代表反馈电路的反馈系数。第二，在引入负反馈之后，电路的通频带变得更宽。
2ProtelDXP仿真软件仿真分析
2.1ProtelDXP仿真软件瞬态分析对式（2）与式（3）进行对比之后可以验证：引入负反馈之后，电路电压放大倍数有所降低。
2.2ProtelDXP仿真软件交流小信号分析对交流小信号进行分析，可以得到电路的频率响应特性曲线。在仿真的过程中，假设三极管各级之间的电容与导线的电容忽略不计，得到电路的上限频率fH为无穷大，fL值就是通频带宽度。通过计算可知，引入负反馈之后放大电路的通频带变宽。
3模拟电子技术教学体会
3.1调整好学生的学习心态ProtelDXP仿真软件是ProtelTechnology公司推出的电子CAD软件，该软件是的界面语言为英文，导致很多学生在运用的过程中存在一定的困难，而该软件界面语言转化为中文之后，会对其中的某些功能造成不良影响。因此，在运用的过程中要明确ProtelDXP仿真软件中的功能。在进行教学的过程中，首先让学生对一些比较基础的教学内容进行学习，让学生在学习的过程中产生轻松感与成就感，从而消除学生学习ProtelDXP仿真软件过程中出现的畏难情绪。在此基础上实现教学内容与教学难度的增加。
3.2ProtelDXP仿真软件绘图方法的掌握在ProtelDXP仿真软件运用的过程中要常用常练，对实际产品的电路原理图进行分析，从而更好地掌握ProtelDXP仿真软件的相关操作知识与技巧，提高学生理论联系实际的能力。在模拟电子技术教学的过程中，要选取能够运用ProtelDXP仿真软件的教学内容，让学生能够通过ProtelDXP仿真更好地掌握模拟电子教学内容与知识。在将PCB导入数据的过程中，应该采用手动布局的方式，依据原理图将相同的元件归到一起，在布局的过程中应该将元件在多个方向进行尝试，选择创造线路较为简单的元件布局方向。在布置的过程中应该先选择比较重要的、多管脚、连线较多的元件。
3.3教学理论联系实际在教学活动中，学生处于主体地位，教师应该尊重与引导学生的思维活动，对教学内容进行精心设计，对教学方法进行用心选择，为学生创造更多的动手机会，提高学生的学习兴趣与积极性，促进学生的全面发展。
4结语
分布式仿真技术篇6
摘要：
针对传统电子信息系统面向任务的定制开发模式导致异构资源集成困难和重用率低的问题，提出基于面向服务网络化的仿真应用软件构建方法。利用信息注册、、订阅、分发等网络中心化核心服务构建的全局服务总线对服务进行动态调度，可提高信息资源共享能力；对业务应用软件服务制定标准描述规范，业务服务可灵活重组，服务提供者与服务请求者之间以松散耦合的方式实现系统集成，形成面向服务的系统开发平台，并为相关课题成果的集成与试验验证提供支撑。
关键词：
网络中心化；面向服务；作战仿真；软件架构
随着电子信息指挥作战系统所承担的使命任务的不断发展，系统规模越来越庞大，结构越来越复杂，对系统的研制要求也越来越高。而传统的系统研发模式是面向任务、各军兵种独立开发的定制模式，系统设计开发资源尚未能充分地共享和重用[1]，研发质量和效率较低。另一方面，由于缺乏标准统一的描述规范，以及各仿真硬件平台、网络环境的差异，导致采用不同技术标准的异构仿真资源之间难以集成，无法满足针对不同任务进行灵活组合、高效运作的要求。针对新一代大系统的建设要求，迫切需要构建新一代综合电子信息系统顶层设计、集成试验与测试评估的总体研发环境，适应电子信息系统转型发展和系统集成设计与试验验证的需要。随着网络中心化、SOA[2-3](ServiceOrientedArchitecture的简称，即面向服务的体系架构)等信息技术的发展，利用通信系统和计算机系统，把分散的各作战资源、数据资源、计算资源连接起来，采用服务化软件技术统一软件形态，软件按照服务化规范相互协同运作，以松散耦合的方式实现服务资源的调用，形成面向服务的大系统开发试验平台，支持新一代大系统的概念研究、顶层设计、开发、集成联试和测试评估等研制的全过程。
目前广泛采用的网络运行支撑平台是基于HLA/RTI的，在资源动态共享和C4ISR系统的集成和互操作方面存在不足。文献[4]介绍了一种面向服务的组合仿真技术，支持异构资源灵活重用，构建了面向服务的结构体系仿真环境，但它不适用部署在栅格网分布式的C4ISR的作战仿真应用场景。文献[5]提到从仿真体系结构角度入手，开发面向服务的仿真体系结构。该文虽提到利用信息栅格技术和面向服务技术，但对作战仿真服务方面未进行深入探讨。文献[6]提出了一种面向服务的战场环境保障信息集成框架，并实现了原型系统，但主要涉及卫星信息保障方面，信息集成的系统框架并非建立在栅格网基础之上，无法用于分布式大规模的系统资源节点的部署，并不具有即插即用、资源柔性重组的特性。本文针对网络化电子信息战的作战需求和新一代大系统的建设需求，利用网络中心化和面向服务的技术，将指控业务应用进行功能要素服务化，通过信息栅格与核心服务机制可快速构建面向服务的系统软件开发平台。
1概述
1.1网络中心化网络中心化[7]在军事领域是指通过栅格化网络，将战场上的传感器、武器平台、指控系统、作战部队等作战要素和资源之间实现资源共享和协同作战，形成体系作战能力的过程[8]。网络中心化仿真采用以网络为中心、面向服务的体系结构，建立在统一的信息栅格基础设施之上，使用标准体系结构和组件模型。网络化不仅仅是通过网络将C4ISR系统各部分连接起来，更重要的是建立一体化的信息获取、传输、处理、分发和利用的过程，形成具有军事行动价值的传递链，实现信息优势-决策优势=作战行动优势的转变。网络中心化系统具有如下特征[9]：1)柔性重组能够通过通用化、构件化、组合化以及分布式的结构形态，达到高度的可塑性、柔韧性和适应性，使各个相对独立、分散配置的功能构件相互连接在一起。2)按需服务利用共用的通信网络基础设施和信息注册、、订阅和分发服务，系统各组成部分可根据任务需要订阅和分发信息，共享战场态势。3)即插即用能够利用通信网络基础设施和接入、注册、等服务，各功能域的系统及装备可以快速接入，系统自动识别，无需繁琐的配置。4)协同运用与同步基于共享战场态势，形成系统间交互的协同工作环境，实现系统资源和要素之间的动态协同。在时间域、空间域和功能域的同步，支持分布式联合决策与指挥控制，最终实现作战单元的行动同步。
1.2面向服务美军全球信息栅格(GIG)采用面向服务的体系结构，通过开发网络中心机构服务(NCES)，对上层的各种军事业务应用提供支持，并最终实现跨系统的信息共享、军事应用的快速建立和综合集成[10]。SOA架构能够适应信息系统规模大、应用背景复杂、组织结构分散等特点，是美军GIG提供核心服务和领域应用服务能力的基础。目前SOA技术通常称为服务计算技术，其技术体系为服务计算解决动态、多变、复杂的系统设计、软件应用开发、多业务整合等解决方案。SOA主要包括3个组成部分：服务提供者(ServiceProvider)，服务(ServiceBroker)和服务请求者(ServiceRequester)[4]。服务提供者将其服务功能的描述信息向服务并注册，同时控制服务的访问和维护。服务则是管理服务目录信息，便于服务请求者的查找。服务使用者通过在服务的目录中进行查询操作确定服务。一旦绑定确定其可获得的服务，立即激活服务。SOA的主要特点有[11]：1)松散耦合；2)粗粒度；3)标准化接口。按照不同功能粒度[12]进行划分封装成不同服务，通过定义标准的描述规范，使得异构平台可进行灵活快速组合，有利于应用系统的组织和开发。本文主要研究对预警探测、情报处理、指控决策等仿真软件的服务化开发、集成、调用的技术，按照指挥控制系统组成要素，实现作战态势、作战筹划、指挥协同、辅助决策、分析评估等指控服务功能的注册、、搜索、调用，支持各种指控软件不同层次的服务化集成要求，统一指控软件服务构建环境标准规范，搭建基于服务的指控软件构建环境。
2作战仿真应用软件架构设计
作战仿真验证平台服务于系统仿真实验和验证方法，通过构建较为逼真的仿真系统及其运行环境，建立相应的系统资源仿真模型及其交互模型，在系统实验和验证过程中，加载系统典型作战应用案例，为相关课题提供仿真实验环境。
2.1系统体系结构如图1系统结构框架图所示，系统软件体系结构由软件环境和硬件环境组成，由下至上分别描述如下：硬件环境包括计算机设备、计算机外设、计算机辅助设备、网络设备、综合显示设备、话音设备、通信设备等硬件平台；基础环境包括操作系统、数据库等等基础软件，是应用系统运行的基础和前提条件；运行环境包括MSVC++6.0，MSOffice2003，地图与态势信息处理平台等；数据平台包括地图显示专用数据、平台软件专用数据、非实时海量数据、装备性能数据、试验配置数据、试验档案数据等，其为仿真软件的开发、运行与应用提供完备的底层数据支持；核心服务包括注册发现服务、接入服务、订阅分发服务、资源监视服务、时钟服务和数据传输服务等。基于网络中心化核心服务将分布在网上各节点的作战业务软件、作战模型、作战数据、作战规则等指挥业务功能与相关数据进行服务化组织，形成共享和服务能力，是构建网络中心化信息共享和服务体系的关键环节；共性支撑提供构建仿真实验系统所需的仿真共，包括仿真控制、剧情产生、资源管理、数据访问、图形显示、数据管理等；应用软件包括专用仿真组件模型和通过动态调用服务组件形成可独立运行组合应用软件。专用仿真组件模型一般包含情报处理模型、威胁估计、目标分配、态势生成等。
2.2服务集成框架业务服务利用面向服务网络化的基础支撑功能，通过集成网上各类服务资源，按照作战任务和流程进行组织运用，使系统具有高度灵活性和可扩展性。业务服务以标准的服务形式对外提供。服务是一个自足的、完成某项业务功能、接口标准的软件，接受一个或多个请求，返回一个或多个应答。业务应用软件根据功能要求和业务流程提供基础业务服务和组合业务服务，这些服务建立在核心服务的集成运行框架内，各类网络化应用使用这些基本或组合业务服务来实现其网络中心化的作战需求。服务集成框架如图2所示，按面向服务的建模方法把各个作战业务功能封装成服务，并通过全局服务总线集成、动态调度，达到服务提供者和服务请求者关系松耦合，可灵活重组。服务容器中集中了服务提供者的服务功能，仿真作战应用服务主要包括引导计算、目标分配、威胁估计、情报处理、态势生成等专用仿真组件，以及动态调用的组合应用软件。全局服务总线，使服务调用者能够调用服务。在服务调用者发起服务调用时，负责将服务调用传递到对应的服务，然后把服务结果回传到服务调用者。全局服务总线包括服务运行平台以及资源注册、资源发现、资源目录、资源监视等核心全局服务。
2.3仿真运行流程作战仿真验证平台建立相应的仿真资源模型及其交互模型，构建系统仿真运行环境进行实验验证等流程图如图3所示。仿真资源节点首先通过注册服务录入目录存储在数据库中。仿真运行环境准备就绪之后，资源节点通过接入服务首先依据注册在数据库中的目录信息进行资源合法性校验，若通过校验，则成功接入系统成为仿真资源实体，并将该资源提供的服务按照服务描述规范封装成标准服务模块，录入服务资源池(服务容器)。同时，系统支持仿真资源节点随时快速接入和退出，满足即插即用的要求。用户端通过需求描述提取服务请求，通过订阅服务在服务器的数据库中建立信息交互关系，并进一步将订阅请求上报至发现服务。发现服务解析订阅请求报中的订阅相关条件(典型的订阅条件包括服务类型、服务提供者、服务名称等)，通过服务总线调用服务资源池中的服务进行匹配运算。若查找到符合条件的服务，则返回服务定位结果到分发服务。分发服务读取数据库中的信息交互关系表，将对应的服务结果或者服务地址反馈给用户端。核心服务中的时钟管理服务部署在分布式大规模的仿真平台中资源和用户端，保证信息服务在时间轴上的逻辑推进的时钟同步，从而确保信息的准确和即时性。
2.4服务仿真试验仿真实验界面如图4核心服务信息中心所示，左侧树控件显示的接入系统的服务节点和仿真实体，右侧上面列表显示的是各服务节点提供的服务名称、编号、服务状态、服务调用者等信息。右侧下方以文本形式显示各节点、仿真实体状态，以及分别可提供的服务和调用的服务。
3关键技术分析
3.1建立服务标准规范SOA技术把业务逻辑与具体技术分离开来，将功能模块封装为服务，通过网络中心服务架构对服务、数据等资源实现调度集成。建立起面向服务的作战仿真应用软件架构有如下几个问题需要解决：1)明确服务的多种形态及描述方法[13]；2)确定服务的粒度划分原则；3)梳理指控系统核心业务流程；4)建立服务分类体系。此外，基于通用指挥控制模型研究分析作战筹划的要素组成，对作战任务、作战计划要素、作战能力、作战辅助计算等进行服务化建模也是研究的重点。在建立各种计算模型的同时，还要注重理清各种要素模型之间的关联关系，实现作战筹划全过程的服务化表示，为情况掌握、作战筹划、作战指挥各阶段提供通用的服务化支撑能力。
3.2服务资源的调用管理建立起服务标准规范以后，网络中心化仿真环境中的仿真资源可以利用信息栅格基础设施的注册服务、发现服务和元数据目录服务，实现以服务方式注册、和共享资源。在统一的信息栅格基础设施支撑下，指控系统与服务提供者通过服务调用的方式实现互操作。当指控系统需要通过仿真实现某些关键能力时，例如作战计划仿真推演评估，可以服务的方式提出请求，该请求信息包括仿真推演服务的特征信息；基础服务层通过服务发现和服务调度功能，为指控系统定位具体调用的仿真推演服务资源，并通过仿真服务调用实现对该仿真资源的使用，最后该仿真推演服务返回推演结果。
3.3时间同步管理时间同步管理提供了仿真平台中各资源、用户在时间轴上的逻辑推进方法，保证各节点收到情报的正确性、即时性。由于栅格网上具有分布式的大规模仿真资源节点，需要开发分布式的时间管理工具，保证各节点与服务器保持时钟同步的同时，有效避免死锁和提高仿真服务推进的效率。用户可通过订阅中心订阅栅格网上接入的资源提供的服务，在时钟管理机制的保障下确保多个服务请求正确有序的反馈。
4结论
本文介绍了网络中心化仿真环境中，将指控业务应用进行功能划分形成标准统一软件形态，利用信息栅格基础设施与核心服务进行资源动态调度，各应用服务灵活重组，可以快速构建面向服务的系统软件开发平台，支持新一代大系统设计开发研制全过程。
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