2024年4月4日发(作者：佳能打印机lbp2900)

维普资讯

鼻Ｊｒ．●勘化　

僵患拄术　

ｏ．【．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　

２００２年第２ｌ卷第２期　

［ｎｆｏｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　

２帅２．Ｖ０ｌ＿２ｌ＿Ｎｏ．２　

文章蝙号：１０ｏ６￣１５７６（２００２）０２—０００８—０４　

基于ＨＬＡ的建模仿真应用研究　

王伟．赵勇　

（北京理工大学机电工程学院，北京１０００８１）　

摘要：高层体系结构ＨＬＡ的基本内容包括规划、接口规范和对象建模（ＯＭＴ）．在分析ＯＭＴ联邦对　

象模型（ＦＯＭ）、联邦仿真模型（ＳＯＭ）、模型开发工具等３目的及常用的７种表格核心组件的基础上，描　

逮了ＨＬＡ的对象模型，阐速了动态对象体系（ＤＯＳ）的概念．并以面向对象的建模方＿击为指导，在模型模　

板及对象模型的基础上．通过空对空作战实例，对ＨＬＡ建模应用进行了研究．　

关键词：对象模型模板：面向对象建模：动态对象体系　

中围分类号：ＴＰ３１９．９　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨＬＡ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　

ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ．ＺＨＡＯ　Ｙｏｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ１　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ　ｌａｙｅｒ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＨＬＡ）ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｌａｙｏｕｔ，ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ａｎｄ　ｏｂｊｅｃｔ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｍｐｌａｔｅ　

（ＯＭＴ）．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｂｒｉｅｆ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ＦＯＭ，ＳＯＭ　ａｎｄ　ＯＭＬ　ｏｂｊｅｃｔ　ｍｏｄｅＩｓ　ａｏｄ　ｉｎ　ｖｉｒｔｕｅ　ｏｆ　ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　

ｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｏｂｊｅｃｔ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆＨＬＡ　ａｎｄｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｏｂｊｅｃｔ　ｓｙｓｔｅｍ（ＤＯＳ）ｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｍｐｌａｔｅ　ａｎｄ　ｏＨｅｃｔ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨＬＡ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ａｓ　

ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｏｂｊｅｃｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ａｎｄ　ｉｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ｉｎｓｔａｎｃｅ　

ｆｏｒ　ａｉｒ－ｔｏ—ａｉｒ　ｂａｔｔｌｅ．　

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｏｂｊｅｃｔ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｍｐｌａｔｅ；Ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ；Ｄｙｎａｍｉｃ　ｏｂｊｅｃｔ　ｓｙｓｔｅｍ　

１　引言　

提出了一系列的建模标准和开发规范，在此基　

分布交互仿真是当今仿真领域的前沿和热点　

础上提供了更为灵活的时间管理机制、网络通　

之一，而高层体系结构ＨＬＡ是今后分布交互仿　

讯机制以及分布数据管理机制。ＨＬＡ基本内容　

真发展的主要方向。八十年代，基于客户／服务　

包括三部分；规则（Ｒｕｌｅｓ）、接口规范（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　

器的分布对象计算模式，以及以ＣＯＲＢＡ等为　

Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）和对象模型模板ＯＭＴ（０ｂｊｅｃｔ　

代表的分布对象计算标准的出现，为ＨＬＡ的产　

Ｍｏｄｅｌ　Ｔｅｍｐｌａｔｅ）。其中，规则描述了仿真和联　

生提供了技术基础。在需求方面，被仿真系统越　

邦成员的职责；接口规范定义了运行时间结构　

来越复杂，范围和涉及领域更加广泛。传统的分　

ＲＴＩ的各项服务，确立了仿真中联邦成员应提　

布仿真体系如ＤＩＳ．ＡＬＳＰ经历了多年发展，在　

供的回调功能；对象模型模板ＯＭＴ提供了记录　

使用中逐渐暴露出大量的先天不足。因此，需要　

信息的一个通用方法和模型标准，是ＨＬＡ实现　

建立一个新的仿真体系结构和标准，以促进仿真　

互操作和重用的重要机制之一。了解ＯＭＴ的细　

系统间的互操作和可重用，同时，该体系还应具　

节，是建立仿真模型的必要条件之一。　

有技术上和需求上的发展适应性，以便与其他领　

ＨＬＡ规则中规定每个联邦必须由联邦对象　

域保持同步。ＨＬＡ在这样的背景下出现。　

模型（ＦＯＭ），相应每个联邦成员也必须有仿真　

高层体系结构ＨＬＡ的出现主要为了提高传　

对象模型（ＳＯＭ），ＦＯＭ和ＳＯＭ是ＨＬＡ对象　

统分布仿真系统的可重用性和互操作性，为此　

模型的主体。在建模过程中，采用面向对象的　

收藉日期：２０Ｏｌ一１２－１７；隹回日期：２００２—０１—０８　

作者筒舟：王伟（１９７７－）．男．山西人．１９９９年毕业于北京理工大学．北京理工大学在读碰士研究生．从事模式识别算法．＾脸　

自动识剐系统研究．　

・８’　

维普资讯

鼻工＾蛐化　

信息拄木　

Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　

ｏ．ＬＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ　

２０Ｄ２．Ｖ０Ｉ｜２１／Ｎｏ．２　

２０Ｄ２年第２１卷第２期　

分析设计（ＯＯＡＤ）方法，即通过对问题空间的　

联邦或联邦成员对其初始化、感知或响应的支　

持情况。交互是某个联邦成员可产生的一个对　

其他成员造成某种影响的明确的动作，也支持　

类一子类继承关系的层次结构，继承关系对相关　

属性同样成立　

⑤参数表：记录交互类结构表中各交互类　

对应的参数特性，一个交互下的多个参数只能　

作为一个整体被应用，内容包括交互类、参数　

自然分割，按人们认识客观世界的思维方式，　

建立问题空问，对被仿真客观实体进行结构模　

拟和行为模拟　面向对象的建模过程采用数据　

抽象、封装、继承等机制　使所建模型具有分　

布性、可重用性、模块化等特点。本文就是以　

面向对象方法为指导，以对象模型模板（ＯＭＴ）　

为基础，利用一个具体的模型体系，对分布仿　

真建模应用进行的探索。　

名、数据类型、单位等。　

⑥路由空间表：路由空问是一个联邦成员　

２　ＨＬＡ建模综述　

表达接收数据兴趣或发布发送数据意愿的多维　

２．１　ＯＭＴ概述　

坐标系统。维是该系统的坐标集合，内容包括　

维名、数据类型、默认范围、单位、映射函数　

ＯＭＴ作为对象模型的模板规定了记录这些　

等，提供“更新域”和“定购域”实现数据分布　

对象模型内容的标准格式和语法。这样做有三　

管理。　

个目的：提供一个直观通用的联邦成员之间数　

⑦ＦＯＭ／ＳＯＭ术语字典：对ＯＭＴ各表格　

据交换和运行协作的描述机制，即联邦对象模　

中术语进行解释，包含对象类定义表、交互类　

型ＦＯＭ；提供一个标准通用的联邦成员与外界　

定义表、属性定义表、参数定义表，保证使用　

进行数据交换和协作的描述机制．即描述联邦　

者对术语语义的理解一致。　

成员的仿真对象模型ＳＯＭ；提供一个标准通用　

有一点需要声明的是．ＯＭＴ作为对象模型　

的对象模型工具开发应用的参考。　

模板只提供了记录对象模型内容的语法格式规　

ＯＭＴ主要内容包括一组相关的共ｌ２个表　

范，但对于对象模型如何建立，模型应包括哪　

格．用来描述对象模型中对象类及其属性、交互　

些内容．ＯＭＴ本身并没有说明。建模时应在了　

类及其参数的特性。在具体应用中，由于不同联　

解ＨＬＡ对象模型的基础上，根据不同的应用目　

邦中对象模型的目的不同，某些表格可能是空　

的，采用不同的方法准则。　

的。对于常规的仿真应用．一般只用到其中７　

个核心组件：对象模型标示表、对象类结构表、　

２．２　ＨＬＡ对象模型概述　

属性表、交互类结构表、参数表、路由空问表、　

ＨＬＡ中的对象模型主要描述２类系统：一　

ＦＯＭ／ＳＯＭ术语字典　这些表格的定义是建模　类是联邦中各个单独的联邦成员，即ＨＬＡ仿真　

的基础和标准。　对象模型（ｓｏＭ）；另一类是联邦中存在信息交　

①对象模型标示表：包含了模型的基本信　

换特征的联邦成员，即ＨＬＡ联邦对象模型　

息，如名称、版本号、日期、目的、开发者等，　

（ＦＯＭ）．　

提供模型一级重用的必要条件。　

ＳＯＭ主要描述联邦成员的外部行为特征及　

②对象类结构表：用来记录对象类结构及　

其内部的处理能力　提供对象和交互的描述。　

联邦或联邦成员对其发布或定购的支持情况，　

每个联邦成员对应建立一个ＳＯＭ　ＳＯＭ的主　

采用类一子类继承关系表示对象类层次结构，对　

要内容包括：对象类及属性、交互类及参数。　

象类的继承关系对相关属性同样成立，提供建　

ＳＯＭ中对象类的能力可以是发布（Ｐ）、定　

立对象模型的层次结构的原则。　

购（Ｓ）、发布与定购或全无（Ｎ）。属性是联邦　

③属性表：详细记录对象类结构表中各层　

成员通信的基本方式，属性是对象状态中相对　

次对象类所具有的属性特性及使用情况，内容　

独立的、可辨识的部分。ＳＯＭ中属性的能力包　

包括对象类、属性名、传输类型、数据类型、　

括可更新（ｕ）、可反＿射（Ｒ）、可更新且可反射。　

单位、更新条件、路由空间等。　

可更新表示联邦成员对该属性具有通过ＲＴＩ对　

④交互类结构表：用来记录交互类结构及　

象管理服务发布更新的能力，可反射表示联邦　

‘９　ｔ　

维普资讯

鼻工●勘化　

檀童拄木　

０．１．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　

２００２年第２ｌ卷第２期　

Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　

２００２．Ｖｏ１．２１．Ｎｎ　２　

成员具各按ＲＴＩ提供的值改变该属性的能力。　

态关系以及逻辑算法的全局描述；而ＨＬＡ描述　

ＳＯＭ中属性所有权的能力包括可转移（Ｔ）、可　

的特征范围要窄得多，它关心的只是联邦成员　

接收（Ａ）、可转移与可接收或全无（Ｎ）。可转　

问数据交换和协作的需求（ＦＯＭ），或联邦成员　

移表示联邦成员具备发布及更新、并通过ＲＴＩ　

对信息的需求和向外界提供的能力（ｓ０Ｍ）　其　

所有权管理服务转移该属性所有权到其他仿真　

次在对象级上，ＯＯＡＤ对象是数据和方法的封　

应用的能力，可接收表示联邦成员具各从其它　

装，而ＨＬＡ是特定属性和操作的封装，因此在　

联邦成员接收该属性所有权、　及对属性更新　数据抽象、继承、属性更新等方面部有所不同。　

延长的能力。　

ＯＯＡＤ对象模型的作用是对建模系统的组成结　

交互类只能作为一个整体定购而不能针对某　

构、属性、活动的描述，可以说ＯＯＡＤ对象模　

一

个单个的参数　ＳＯＭ中交互类的能力分为初　

型是ＨＬＡ对象模型的抽象、基类、基础，而ＨＬＡ　

始化（Ｉ）、感知（ｓ）、响应（Ｒ）、初始化与感　对象模型是ＯＯＡＤ对象模型具体应用的特例。　

知（ＩＳ）、初始化与响应ｒＩＲ）或全无（Ｎ）。初　

面向对象的分析可分为４个步骤：确定类及　

始化表示联邦成员可以初始化并发送该交互；　

对象、识别结构、定义属性和定义方法：面向　

感知表示联邦成员可以定购该交互并利用其中　对象的设计的活动主要完成４个部分：问鹿域　

的信息．但不必具各对受影响对象造成相应改　

部分、人机交互部分、任务管理部分和数据管　

变的能力：响应表示联邦成员可以定购该交互　理部分　面向对象的方法把分析设计和实现自　

并举被对手影响对象拥有的任何属性造成合适　然的联系在一起，以ＯＯＡＤ为前提，具体的ＨＬＡ　

的改变的能力。　建模过程可分为３个部分：　

ＳＯＭ中属性与交互类的传输类型有高效　

①建立对象结构模型：识别系统中的对象，　

（ｂｅｓｔ　ｅｆｆｏｒｔ）和可靠（ｒｅｌｉａｂｌｅ）两种　高效　确定ＦＯＭ／ＳＯＭ的范围，确定对象的属性及值　

传输通常采用无连接的ＵＤＰ协议，网络延迟较　

域，明确对象间的关系及执行的操作（交互），　

小，但以损失可靠性为代价；可靠传输通常采　确定系统对对象／交互的发布订购能力，利用对　

用ＴＣＩ＇协议，网络延迟较大。ＳＯＭ中常用的　象模型开发工具（ＯＭＤＴ）生成ＦＯＭ／ＳＯＭ。　

消息排序方式有接收顺序（ＲＯ）和时戳顺序　

②建立对象动态模型：根据对象工作流程，　

（ＴＳＯ）２种。接受顺序适合于离散事件仿真，　

确定对象状态、触发事件和相关行为，完成对　

时戳顺序适合于实时仿真。　

象在消息驱动下属性和关系的动态描述，利用　

ＦＯＭ是对联邦成员之间公共的交互信息的　

应用模型开发工具（ＡＭＤＴ）建立动态模型。　

描述。ＦＯＭ的基本目的是以通用的、标准化的　⑧建立对象功能模型：完成动态模型中行　

格式提供一套所有公共数据交换的描述规范，　为细节的描述，提供接口和基本框架。利用代　

把联邦运行时各联邦成员中参与信息交换的对　

码生成工具集成对象结构模型、动态模型并生　

象类及其属性、交互类及其参数的特性描述清　

成代码　

楚。ＦＯＭ中的记录是涉及交互双方的，因此能　

力的描述通常也是匹配的，如对象类的能力是　

３建模应用实例　

发布与接收（Ｐ＆Ｓ）或全无（Ｎ）。属性的能力　

现以空对空作战对抗的对象模型为例，对建　

是更新与反射（ｕ＆Ｒ），交互类的能力初始化与　

模的框架和过程作一个简要的介绍。　

感知（Ｉ＆ｓ）或初始化与响应（Ｉ＆Ｒ）。ＦＯＭ采　

３．１动态对象系统概述　

用的传输类型和消息排序方式与ＳＯＭ类似。　

动态模型体系（ＤＯＳ）是面向对象建模思想　

２．３面向对象建模过程　

的具体体现。ＤＯＳ基于原型一实例的模式。包　

ＨＬＡ中的对象模型与传统面向对象的分析　

含了一个对象系统应有的完整功能，如继承、　

设计（ＯＯＡＤ）建立的对象模型既有区别又有联　

封装、方法、重载等，还提供一些ＯＭＴ以外的　

系。它们的差别主要表现在两个方面：首先在　新支持，可增加建模的灵活性。减少建模调试　

系统级上，ＯＯＡＤ对象模型是对对象问静态动　

模型代码的时间消耗。　

・

１０・　

维普资讯

兵工●动化　口脓车　

０．Ｉ．ＡＩｌｌｔｏｍａｒｉｏｎ　

２００２年第２１卷第２期　［ｎｆｏｍａｔｉｏｎ＿ｒｅｃｈ　ｑＩ　

２帅２．Ｖｏ１．２１．Ｎｏ．２　

ＤＯＳ的特点之一是支持在仿真运行中动态　

Ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ支持ＤＯＳ框架，利用它建立系统　

地添加、删除、更改对象的属性／方法，这一功　

ＦＯＭ／ＳＯＭ，并自动生成模型ｃ＋＋代码。　

能是通过模型结构中的插槽（ｓｌｏｔ）和回调函数　

系统的对象动态模型，是一个任务控制结　

（ｃａｌｉｂａｃｋｓ）来实现的。Ｓｌｏｔ是ＤＯＳ中变量／　

构，以事件／消息为驱动，控制数据在不同状态　

操作的句柄纪录，每一个属性／方法的ｓｌｏｔ对应　

间流动，构成动态对象的行为。在具体仿真中，　

一

个独有的键值（ｋｅｙ）。Ｃａｌｌｂａｃｋｓ的回调由特　

不同机型任务复杂度不同，包含的状态也不同。　

定的应用激活，以删除为例，回调类型为ＳＱＸ

以歼击机为倒，模型包含状态有：等待、搜索、　

—　

ＤＯＳ　ＲＥＭＯＶＥ　ＣＢ，相应参数可选ａ　ｒＯｗｎｅｒ　

判别、跟踪、攻击、观察、规避和返航８个状　

或ａ　ＳｌｏｔＫｅｙ。前者为对象的ｓｌｏｔ，后者可为某　

态，状态转换如图１。ＳｉｍＢｕｉｌｄｅｒ支持ＤＯＳ框　

个属性／方法的ｓｌｏｔ，通过对ｓｌｏｔ的操作完成属　

架，利用它建立多任务代理的层次化动态模型，　

性／方法的删除。　

并自动生成模型ｃ＋＋代码。　

ＤＯＳ继承手段丰富，新的ＤＯＳ对象能以任　

何ＤＯＳ对象为原型，继承其部分或全部属性和　

方法。除ＰＲＩＶＡＴＥ、ＰＲＯＴＥＣＴＥＤ、ＰＵＢＬＩｃ　

以外，ＤＯＳ的特殊继承准则还包括ＳＱｘ．　

ＳＨＡＲＥＤ、ＳＱＸ—ＣＯＰＹ、ＳＱＸ—ＩＮＨＥＲＩＴ，区　

别在于原型一实例问ｓｌｏｔ－ｋｅｙ是否相同。　

清患驱动　

ＤＯＳ对象可存放在ｓｌｏｔ中，也可以作为参　

考（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）或相关部分（Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　Ｐａｒｔ）　

图１歼击机动态模型状态图　

存放在其它ＤＯＳ对象中，还可以作为嵌入部分　

系统的对象功能模型，是对动态模型行为　

（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｐａｒｔ）添加到别的ＤＯＳ对象中。　

实现细节的填充，包括处理模块及它们问的数　

不同关系会造成包含一被包含ＤＯＳ对象的ｓｌｏｔ　

据流向。仿真应用中，还应完成对象模型与其　

具有不同的操作特性。　

它进程问的接口，包括在ＲＴＩ接口中调用的管　

ＤＯＳ提供基本的数据类型支持，如整形、　

理服务ＡＰＩ，在ＳＴＡＧＥ中用户模块接口中的集　

浮点、列表、字符、枚举等，还提供用户定义　

成。这一过程中大部分的代码需要手动编写。　

的数据类型。ＤＯＳ对象ｓｌｏｔ支持ｖｏｉｄ　的指针定　

义，但直接定义会造成数据类型丢失，通常先　

４结束语　

将数据类型转为一独有类，然后将ｓｌｏｔ指向它。　

基于ＨＬＡ的仿真建模过程，应在了解对象　

建模过程中动态对象体系通过ｃ＋＋实现。　

目标精失　

模型模板ＯＭＴ基础上，按照面向对象的建模方　

３．２建立对象模型　

法，逐步建立被仿真系统对象的结构模型、动　

模型开发工具采用ＳＥＱＵＯＩＡ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ　

态模型和功能模型。由于ＨＬＡ开发规范和开发　

１．０，应用模型开发工具是ＳＥＱＵＯＴＡ　ＳｉｍＢｕｉｌｄｅｒ　

工具较完善，因此在提高模型互操作性和可重　

１．０，运行时间框架（ＲＴＩ）为ＤＭＳＯ　ＲＴＩ　１．３ＮＧ，　

用性的同时，也极大减轻了建模过程中的冗余　

辅助运行调试环境为ＳＴＡＧＥ　３．１。　

工作量。今后ＨＬＡ建模的重点，应放在数据过　

建立系统对象结构模型，就是识别与确定系　

滤和所有权转移的研究上。　

统涉及的对象，确定对象属性与操作，明确对象　

问关系。空对空作战的仿真，以所有参战寞体作　

参考文献：　

为联邦，以对抗双方或编队机组／单机作为联邦成　

Ｉ１】崔智社　黄树采．对象建模技术在分布交互仿真乐　

员，将各型飞机、导弹等作为对象。对象属性包　

统中的应用研究【Ｊ１．系统仿真学报，２０００（１）．　

括机型、动力学特性、电子设各、武器性能等。　

Ｉ２Ｉ　Ｏｍｔｌ一３　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ＩＺ１．ＤＯＤ　ＤＭＳＯ．１９９８．　

３冯润明，黄柯棣．ＨＬＡ对象模型及其模板（ＯＭＴ）　

对象操作包括搜索、判别、跟踪、供给、规避、　

Ｉ　Ａ１．总装备郜仿真技术专业粗学术会议论文集Ｉｃｌ＿　

返航等。对象问关系包括继承、包含、聚合。　

１９９９．　

・１Ｉ・