海洋戰(zhàn)場(chǎng)仿真想定編輯系統(tǒng)研究＊

陳重陽(yáng) 王 平 崔國(guó)恒

（海軍工程大學(xué)管理工程系 武漢 430033）

1 引言

仿真想定是仿真系統(tǒng)的高層概念，它不僅包含軍事意義下的作戰(zhàn)想定描述，也包含了仿真聯(lián)邦在開(kāi)發(fā)時(shí)期對(duì)聯(lián)邦劇情的基本描述。作戰(zhàn)想定描述是提供軍事系統(tǒng)在仿真運(yùn)行階段仿真實(shí)體的任務(wù)、行動(dòng)等描述，它涵蓋了整個(gè)仿真運(yùn)行全過(guò)程，是系統(tǒng)運(yùn)行以及事后分析的基本數(shù)據(jù)來(lái)源［1］。聯(lián)邦劇情描述是軍事人員與系統(tǒng)分析人員對(duì)系統(tǒng)的共同描述，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的組成、軍事目的、軍事行動(dòng)環(huán)境及劇情的分析，可以基本了解系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)模、系統(tǒng)組成情況等，聯(lián)邦劇情描述主要同系統(tǒng)的應(yīng)用目的相關(guān)。在體系對(duì)抗仿真軍事應(yīng)用需求及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大規(guī)模分布處理技術(shù)、多媒體技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)等相關(guān)軟件技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，分布交互作戰(zhàn)仿真技術(shù)研究已成為軍事仿真領(lǐng)域的熱點(diǎn)，其中想定編輯是分布式作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

目前仿真想定開(kāi)發(fā)中存在的主要問(wèn)題是：

1）仿真想定的描述標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，可擴(kuò)展性差，不利于大規(guī)模的系統(tǒng)仿真；

2）仿真想定描述的可讀性不好，技術(shù)門(mén)檻高，不利于軍事專(zhuān)家和部隊(duì)指戰(zhàn)員參與想定的開(kāi)發(fā)。

根據(jù)軍事對(duì)抗仿真系統(tǒng)的功能需求，仿真想定系統(tǒng)應(yīng)具備如下特點(diǎn)［2］：

1）系統(tǒng)應(yīng)具有高度的模塊化、良好的通用性、靈活性和可擴(kuò)充性，提供圖形化的想定編輯用戶界面，方便用戶按需進(jìn)行想定編輯與設(shè)置；

2）支持不定數(shù)目及類(lèi)型的仿真平臺(tái)，初始化信息加載支持仿真規(guī)模的動(dòng)態(tài)變化以滿足可重復(fù)使用要求，并適應(yīng)多種不同對(duì)抗樣式的聯(lián)邦應(yīng)用；

3）虛擬戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)空間大，各類(lèi)信息豐富，系統(tǒng)作為整個(gè)仿真系統(tǒng)的總控臺(tái)應(yīng)能完整、全面、準(zhǔn)確、及時(shí)地反映虛擬戰(zhàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)。

隨著XML技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，想定數(shù)據(jù)的表達(dá)描述有了很好的解決途徑。本文針對(duì)仿真想定的特點(diǎn)，著眼于解決影響仿真想定開(kāi)發(fā)效率的問(wèn)題，提出了基于電子海圖和XML標(biāo)準(zhǔn)的海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)仿真想定解決方案，實(shí)現(xiàn)了軍事對(duì)抗仿真想定編輯系統(tǒng)中XML文檔與二維圖上態(tài)勢(shì)之間的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。

2 海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)仿真想定的結(jié)構(gòu)

海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)仿真想定的結(jié)構(gòu)劃分是根據(jù)海上作戰(zhàn)的實(shí)際情況進(jìn)行描述的。

2.1 想定的內(nèi)容設(shè)計(jì)

海上作戰(zhàn)仿真想定由以下基本元素描述：作戰(zhàn)的任務(wù)、作戰(zhàn)海域、作戰(zhàn)樣式、海洋環(huán)境、紅藍(lán)交戰(zhàn)雙方兵力配置、行動(dòng)序列等。其中，紅藍(lán)雙方可配置不同數(shù)量及類(lèi)型的兵力，如水面艦艇、潛艇和海軍航空兵等，不同類(lèi)型的兵力具有不同的參數(shù)，對(duì)其描述除了包含特定的標(biāo)識(shí)、類(lèi)型、裝備配備等本身的特性參數(shù)外，還包括對(duì)應(yīng)初始狀態(tài)信息，如初始位置、航向、航速、航行深度信息等。

2.2 想定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

海上作戰(zhàn)想定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過(guò)分析組成戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的各部分，形成層次化的結(jié)構(gòu)，并獲取對(duì)海上作戰(zhàn)影響的各種因素，通過(guò)對(duì)軍事專(zhuān)家人員的咨詢(xún)，確定對(duì)海上作戰(zhàn)影響的主要因素，忽略一些次要因素，即簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)模型，又提高了結(jié)構(gòu)清晰程度，同時(shí)還保證了想定描述的科學(xué)性。以下從五個(gè)層次結(jié)構(gòu)對(duì)海上作戰(zhàn)想定結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述：

2.2.1 作戰(zhàn)環(huán)境描述

1）自然環(huán)境：主要包括海水的溫度、鹽度、密度和深度等；

2）作戰(zhàn)海域的范圍：中心點(diǎn)，作戰(zhàn)范圍。

2.2.2 兵力平臺(tái)

1）兵力的類(lèi)型：水面艦艇、潛艇、直升機(jī)等；

2）兵力的標(biāo)識(shí)：作戰(zhàn)中同一類(lèi)型的兵力平臺(tái)可能有多個(gè)，在想定描述中應(yīng)該對(duì)每個(gè)作戰(zhàn)實(shí)體進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，便于在作戰(zhàn)過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和控制；

3）兵力的裝備：驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、導(dǎo)彈艇、潛艇、殲擊機(jī)、轟炸機(jī)等；

4）兵力的動(dòng)態(tài)信息：平臺(tái)的航向、航速、航路、航行深度等；

5）兵力所屬方標(biāo)志：以紅、藍(lán)、綠分別標(biāo)識(shí)。

2.2.3 武器描述

1）武器的類(lèi)型：導(dǎo)彈、魚(yú)雷、火炮、反潛深彈、水雷、水深對(duì)抗器材、探測(cè)偵察設(shè)備等；

2）武器的型號(hào)：對(duì)應(yīng)各種武器的型號(hào)；

3）武器的標(biāo)識(shí)：對(duì)武器進(jìn)行的唯一標(biāo)識(shí)；

4）武器的性能參數(shù)：有效作用距離、殺傷半徑等，其中對(duì)抗器材還有作用時(shí)間等；

5）武器所屬方標(biāo)識(shí)：以紅、藍(lán)、綠分別標(biāo)識(shí)。

2.2.4 作戰(zhàn)任務(wù)描述

1）任務(wù)的類(lèi)型：封鎖、反潛、破交、布雷、登陸等；

2）時(shí)間：完成任務(wù)的時(shí)間，根據(jù)軍事想定進(jìn)行描述；

3）參與任務(wù)的兵力：包括紅藍(lán)雙方參戰(zhàn)兵力；4）任務(wù)所處的位置：中心點(diǎn)和范圍。

2.2.5 仿真過(guò)程控制描述

1）仿真運(yùn)行的次數(shù)：根據(jù)任務(wù)需求確定仿真運(yùn)行次數(shù)；

2）仿真結(jié)束的條件：一是達(dá)到仿真次數(shù)；二是根據(jù)任務(wù)的成功或失敗作為仿真結(jié)束條件，如破交任務(wù)中，擊沉、重傷目標(biāo)，目標(biāo)逃脫等都可以被視為結(jié)束條件。

以上描述的作戰(zhàn)想定結(jié)構(gòu)具有層次化的特點(diǎn)，還可以逐級(jí)細(xì)化，這正符合XML技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)描述的特點(diǎn)，因此使用XML文檔對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)仿真想

定進(jìn)行描述是一種很好的解決方案。

3 基于XML的可視化仿真想定開(kāi)發(fā)

3.1 XML文檔及其特點(diǎn)

XML（eXtensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）是一套定義語(yǔ)義標(biāo)記的規(guī)則，這些標(biāo)記將文檔分成許多部件并對(duì)這些部件加以標(biāo)識(shí)［3］。這些標(biāo)記可以通過(guò)DTD（Document Type Definition）文件格式加以定義。XML也是元標(biāo)記語(yǔ)言，即定義了用于定義其他與特定領(lǐng)域有關(guān)的、語(yǔ)義的、結(jié)構(gòu)化的標(biāo)記語(yǔ)言的語(yǔ)法語(yǔ)言。如文檔里可以使用哪些元素類(lèi)型，元素之間有哪些聯(lián)系，還可聲明元素的屬性等，因此，XML作為一種數(shù)據(jù)表達(dá)手段，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)［4］：

1）自描述性?；赬ML的文檔既有關(guān)于文檔的內(nèi)容描述，又有關(guān)于文檔內(nèi)容間互相關(guān)系的描述。

2）數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和層次化。XML文檔中的數(shù)據(jù)是以樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)保存的，每一個(gè)XML文檔有且只有一個(gè)最頂層的元素，它包含有文本數(shù)據(jù)或子元素，而子元素也可以包含有自己的子元素和文本數(shù)據(jù)。這使得XML文檔中的數(shù)據(jù)層次結(jié)構(gòu)清晰，和許多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立了很好的映射關(guān)系，便于查詢(xún)和修改。

3）可移植性好。XML文檔可以在任何系統(tǒng)應(yīng)用程序或平臺(tái)上使用，不必?fù)?dān)心由于系統(tǒng)升級(jí)使得原有文件失效。

結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)，XML文檔已經(jīng)成為數(shù)據(jù)表達(dá)的一種標(biāo)準(zhǔn)格式，同時(shí)也為軍事仿真系統(tǒng)的想定描述提供了很好的解決方案。

3.2 海上作戰(zhàn)仿真想定編輯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)海上作戰(zhàn)仿真想定編輯系統(tǒng)中，通過(guò)使用程序加載電子海圖和軍標(biāo)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二維平面上戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和作戰(zhàn)任務(wù)的描述，并以XML文檔作為存取的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。在基于電子海圖的界面上進(jìn)行的想定描述具有直觀、友好、方便的優(yōu)點(diǎn)，但是編輯的效率較低，不能很好的適應(yīng)大量仿真的要求，而XML文檔高效率的特點(diǎn)有效彌補(bǔ)了基于電子海圖的想定編輯系統(tǒng)的不足，保證了想定編輯系統(tǒng)的整體性能。

通過(guò)VC＋＋編程對(duì)電子海圖上的作戰(zhàn)想定進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)二維平面上的基于電子海圖的想定編輯與XML文檔之間的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。通過(guò)修改XML文件內(nèi)容就可以達(dá)到修改圖上作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)和作戰(zhàn)任務(wù)的目的。生成的XML文檔具有很好的可讀性、可移植性，有利于軍事人員理解和編輯，形成作戰(zhàn)想定題庫(kù)，提高了仿真開(kāi)發(fā)的效率［6］。仿真想定編輯系統(tǒng)的邏輯關(guān)系如圖1所示。

圖1 仿真想定編輯系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

圖2 仿真想定系統(tǒng)編輯圖

主界面如圖2所示，是XML的可視化想定界面，顯示了雙方的態(tài)勢(shì)及仿真控制的相關(guān)信息，通過(guò)圖形化的界面為用戶提供了直觀的態(tài)勢(shì)效果，以樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)顯示了該想定的XML文檔內(nèi)容。

4 結(jié)語(yǔ)

仿真想定是對(duì)作戰(zhàn)中的環(huán)境、方法、過(guò)程的規(guī)范化描述，目前仿真想定中存在想定描述格式和手段不統(tǒng)一、可讀性和可移植性不好等缺點(diǎn)，影響了仿真系統(tǒng)的真實(shí)性和可信度。針對(duì)仿真想定的功能及特點(diǎn)，本文提出了使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言對(duì)海洋戰(zhàn)場(chǎng)仿真想定系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的思路，實(shí)現(xiàn)了文檔和虛擬態(tài)勢(shì)的轉(zhuǎn)換，解決了仿真想定系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率和專(zhuān)業(yè)化的矛盾，降低了開(kāi)發(fā)的技術(shù)難度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。文中重點(diǎn)針對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)仿真想定開(kāi)發(fā)的需求，著重研究了作戰(zhàn)想定描述的結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)方法，并利用XML在想定數(shù)據(jù)描述中的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合軍事專(zhuān)家和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)想定描述進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，建成了海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)仿真編輯系統(tǒng)，為整個(gè)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)來(lái)源和仿真劇情，為作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)想定描述的標(biāo)準(zhǔn)化提供了解決方案，具有廣泛的適用性。

［1］劉文慶，等.XML在分布交互作戰(zhàn)仿真中的應(yīng)用［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005，15（1）：26～28

［2］李偉波，等.基于XML的潛艇作戰(zhàn)想定開(kāi)發(fā)［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2007，3（3）：15～16

［3］張衛(wèi)軍.XML的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用［J］.邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，2（2）：33～35

［4］黃再祥，周深根.基于XML的想定描述與作戰(zhàn)任務(wù)分析［C］／／全國(guó)仿真技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2003：107～109

［5］張茜，劉光斌.基于HLA的電子對(duì)抗多層次仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010，38（9）

［6］郭齊偉.分布交互仿真及其軍事應(yīng)用［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003