基于UML的導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)的設(shè)計(jì)方法研究＊

王 桐 楊 萍 趙海龍 歐陽(yáng)海波 徐子斌

（第二炮兵工程學(xué)院 西安 710025）

1 引言

模型庫(kù)具有要素多、規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合等特點(diǎn)，模型庫(kù)里的模型能夠?qū)υS多問題進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，建立導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)可以大規(guī)模地將仿真模型資源合理的組織、存儲(chǔ)、管理起來，最終實(shí)現(xiàn)模型的重用，減少仿真開發(fā)中人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的重復(fù)支出，加快開發(fā)速度，提高開發(fā)效益［1～3］。

UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語(yǔ)言）是概念建模的重要工具，也是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言［4］，它統(tǒng)一了面向?qū)ο蟮幕靖拍?、術(shù)語(yǔ)、圖形符號(hào)，為人們建立了便于交流的共同語(yǔ)言，用于對(duì)軟件進(jìn)行描述、可視化處理、構(gòu)造和建立軟件系統(tǒng)制品的文檔［5］。作為一種通用的圖形建模語(yǔ)言，UML的最大優(yōu)點(diǎn)在于用戶能很快掌握該方法并應(yīng)用到實(shí)踐中去，它的使用能夠?yàn)閷?dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)仿真開發(fā)提供強(qiáng)大的支持作用［6］。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)需求分析

導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)需要滿足兩方面的需求，分別是用戶和管理員。用戶需要模型庫(kù)能夠方便用戶查詢模型，并且能夠返回可視化的評(píng)估結(jié)果，甚至可以提供仿真視圖，增加模型的表達(dá)能力和可信性；在模型運(yùn)行時(shí)，可以被用戶控制，增加用戶與模型庫(kù)的交互性［7］。而管理員需要能夠方便對(duì)模型庫(kù)進(jìn)行靜態(tài)管理和動(dòng)態(tài)管理，即模型的增添、刪除、修改、查詢和模型的調(diào)用、組合、生成、匹配等。

這些需求要求導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)必須對(duì)庫(kù)內(nèi)模型本身進(jìn)行合理的、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，采用面向?qū)ο蟮乃枷爰胺椒?gòu)建模型，提取對(duì)象中的共同特征形成類，加強(qiáng)導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型的重用性、通用性、互操作性、建模效率，以適應(yīng)使用、維護(hù)的需求，增加項(xiàng)目發(fā)起人和開發(fā)者之間的交互行為，提高仿真開發(fā)效率，節(jié)省人力、物力、財(cái)力［8～9］。

2.2 系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)主要由類圖表示，類圖是面向?qū)ο蟮暮诵募夹g(shù)。按照面向?qū)ο蟮姆椒梢詫?dǎo)彈作戰(zhàn)模型元素劃分為實(shí)體類（Entity－Class）、戰(zhàn) 場(chǎng) 環(huán) 境 類 （BattlefieldClass）、通 信 類（CorrespondenceClass）、過程類（ProcessClass）、方法類（MethodClass）、作戰(zhàn)效果類（EffectClass）。

2.2.1 實(shí)體類（EntityClass）

實(shí)體類是類圖中最為關(guān)鍵的部分，它是所有實(shí)體模型的集中體現(xiàn)，它包括指揮實(shí)體、裝備實(shí)體和信息實(shí)體三個(gè)子類，子類繼承了父類的實(shí)體名稱、交互名稱、實(shí)體數(shù)量、實(shí)體行為、位置等屬性以及和其它模塊的交互操作。指揮類又有自身的能力、信息列表、行動(dòng)列表、狀態(tài)、數(shù)據(jù)等屬性和分析、決策等操作；裝備類又包括與指揮類機(jī)理不同的能力、ID角色、狀態(tài)、數(shù)據(jù)等屬性和行動(dòng)等操作；信息類包括信息ID、任務(wù)、信息類型、數(shù)據(jù)列表等屬性和行動(dòng)等操作。同時(shí)，實(shí)體類的三個(gè)子類能夠經(jīng)過聚合形成聚合類實(shí)體，聚合實(shí)體還能夠繼續(xù)聚合，而生成的聚合類實(shí)體具有新的功能與屬性。如圖1所示。

圖1 實(shí)體類圖

2.2.2 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境類（BattlefieldClass）

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境類主要用于對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的分析，為指揮實(shí)體決策提供外部信息支持，它包括自然環(huán)境類和作戰(zhàn)環(huán)境類兩個(gè)子類，子類繼承了父類環(huán)境名稱、數(shù)據(jù)列表等屬性以及數(shù)據(jù)交換的操作。同時(shí)，自然環(huán)境類和作戰(zhàn)環(huán)境類包含了相關(guān)屬性和相應(yīng)的模型調(diào)用操作。

2.2.3 通信類（CorrespondenceClass）

通信類主要用于解決導(dǎo)彈作戰(zhàn)中對(duì)象實(shí)體間的通信行為，它包括通信協(xié)議、通信交互和通信鏈路三個(gè)子類，子類繼承了父類通信名稱、參數(shù)集等屬性及其數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮?。通信協(xié)議類包含了交互格式、交互時(shí)間、要求列表等屬性和提交協(xié)議的操作；通信鏈路類包含了延遲時(shí)間、誤差、傳輸消耗等屬性和對(duì)延遲時(shí)間的處理的操作；通信交互類包含了發(fā)送實(shí)體、接收實(shí)體、交互方式等屬性和信息交互操作。當(dāng)接收到發(fā)送實(shí)體命令后，通信交互類按照通信協(xié)議將信息無衰減的及時(shí)傳送給接收實(shí)體。

2.2.4 過程類（ProcessClass）

過程類用于對(duì)認(rèn)知和行動(dòng)過程進(jìn)行描述，它包括認(rèn)知過程和行動(dòng)過程兩個(gè)子類，子類繼承了父類過程類型、操作序列、動(dòng)作集、前件和后件條件等屬性和運(yùn)行模型的操作。認(rèn)知過程類包含了知識(shí)和算法類型的屬性和認(rèn)知分析的操作；行動(dòng)過程類包含了裝備ID、行動(dòng)名稱等屬性和作戰(zhàn)行動(dòng)的操作。

2.2.5 方法類（MethodClass）

方法類是指在認(rèn)知時(shí)所采取的方法的集合，它具有方法名稱、輸入輸出數(shù)據(jù)列表等屬性和運(yùn)行模型、返回結(jié)果兩個(gè)操作，包括算法類和知識(shí)類兩個(gè)子類。

2.2.6 作戰(zhàn)效果類（EffectClass）

作戰(zhàn)效果類用于對(duì)用戶展示結(jié)果，它包括效能評(píng)估類和可視化仿真類。父類的屬性包括接收到的數(shù)據(jù)、運(yùn)用算法和知識(shí)的類型等；效能評(píng)估類和可視化仿真類的屬性分別是評(píng)估名稱和仿真的名稱以及各自的輸入輸出列表，操作分別是評(píng)估和仿真。

當(dāng)用戶調(diào)用模型時(shí)，模型庫(kù)內(nèi)不一定遍歷每一類，要根據(jù)具體條件和模型所需調(diào)用相應(yīng)的類或組件。

2.3 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在協(xié)作圖上，協(xié)作圖能夠梳理模型各部分之間的協(xié)作關(guān)系，較好地分析和解釋了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)情況，如圖2所示。1）表示裝備實(shí)體聚合；2）示信息實(shí)體聚合；3）表示指揮實(shí)體聚合或決策；4）表示聚合實(shí)體繼續(xù)聚合；5）表示返回；6）表示返回；7）表示返回；8）表示返回；9）表示調(diào)用自然模型；10）表示返回結(jié)果；11）表示調(diào)用戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模型；12）表示返回結(jié)果；13）表示指揮實(shí)體分析；14）表示返回分析結(jié)果；15）表示調(diào)用算法模型；16）表示返回結(jié)果；17）表示調(diào)用知識(shí)模型；18）表示返回結(jié)果；19）表示作戰(zhàn)行動(dòng)；20）表示反饋信息；21）表示制定通信協(xié)議；22）表示調(diào)整誤差；23）表示發(fā)送消息；24）表示接收消息；25）表示調(diào)用過程信息；26）表示返回；27）表示調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)；28）表示可視化仿真；29）表示運(yùn)用算法；30）表示返回；31）表示運(yùn)用知識(shí)；32）表示返回；33）表示調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)；34）表示進(jìn)行效能評(píng)估。

圖2 導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)協(xié)作圖

3 結(jié)語(yǔ)

由以上分析可知，UML是一種通用的、有效的、面向?qū)ο蟮母拍罱７椒ǎ?1］，通過圖形的描述，全面、細(xì)致地勾勒出導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)的雛形，增進(jìn)了發(fā)起人與開發(fā)者之間的交互，對(duì)后續(xù)的仿真開發(fā)起到了至關(guān)重要的作用。實(shí)踐表明，UML的應(yīng)用較大幅度地提高了導(dǎo)彈作戰(zhàn)模型庫(kù)仿真開發(fā)的進(jìn)度與質(zhì)量，為模型庫(kù)的有效使用奠定了基礎(chǔ)，也為模型庫(kù)的重用與升級(jí)打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

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