基于TDL的測(cè)試系統(tǒng)可視化對(duì)象模型構(gòu)建技術(shù)

胡國(guó)星，高帥華

(中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，西安 710089)

0 引言

我國(guó)擁有豐富的武器裝備試驗(yàn)場(chǎng)資源，主要分屬空軍、海軍、陸軍三軍種以及兵器、航空、航天等行業(yè)，各試驗(yàn)場(chǎng)地理位置分隔，由西部新疆到東部沿海地理跨度很大，在大型地面設(shè)施上存在重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，并且各個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)根據(jù)各自的試驗(yàn)?zāi)康慕ㄔO(shè)，互相之間相對(duì)獨(dú)立，使得大量昂貴的武器裝備試驗(yàn)場(chǎng)資源利用率不高。

隨著航空武器裝備試驗(yàn)測(cè)試需求越來(lái)越高，試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)的獨(dú)立測(cè)試系統(tǒng)，具備不同測(cè)試類(lèi)型或者接口的傳感器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、硬件和軟件。未來(lái)的試驗(yàn)與訓(xùn)練中需要集成多個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)的測(cè)試資源來(lái)進(jìn)行聯(lián)合試驗(yàn)測(cè)試，單一的試驗(yàn)場(chǎng)地由于空間范圍的局限、試驗(yàn)測(cè)試資源的局限，難以滿(mǎn)足新型裝備的全面實(shí)戰(zhàn)考核，需要通過(guò)跨區(qū)域多試驗(yàn)場(chǎng)地聯(lián)合試驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)在更大空間范圍、更全面試驗(yàn)參數(shù)、接近實(shí)戰(zhàn)的場(chǎng)景下進(jìn)行新型裝備的全面考核。因此，需要對(duì)分布在不同試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)的測(cè)試資源進(jìn)行統(tǒng)一部署、規(guī)劃和調(diào)用。目前，由于測(cè)試系統(tǒng)分布在各試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)，設(shè)備狀態(tài)、接口、通訊協(xié)議存在差異，因此需要建立一種統(tǒng)一的聯(lián)合試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)體系架構(gòu)，通過(guò)中間件對(duì)各試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)的測(cè)試資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)地的資源共享、數(shù)據(jù)共享和聯(lián)合動(dòng)態(tài)調(diào)度，提升現(xiàn)有試飛資源的使用效率。

隨著數(shù)字化建模技術(shù)的發(fā)展，虛擬測(cè)試技術(shù)越來(lái)越多的被應(yīng)用在更前沿的試驗(yàn)科目中，其能夠降低前期試驗(yàn)測(cè)試的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，提升試驗(yàn)測(cè)試方案的成熟度，縮短試驗(yàn)周期。

對(duì)象建模是聯(lián)合試驗(yàn)體系構(gòu)建的基本技術(shù)，在聯(lián)合試驗(yàn)體系中，需要建立各種測(cè)試系統(tǒng)交換信息的計(jì)算機(jī)智能理解的“公共語(yǔ)言”，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)體系內(nèi)、系統(tǒng)間的語(yǔ)義互操作。同時(shí)，在聯(lián)合試驗(yàn)體系中，各種試驗(yàn)平臺(tái)、試驗(yàn)專(zhuān)用裝備、試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息、試驗(yàn)設(shè)施等試驗(yàn)資源要素，需要用對(duì)象模型抽象出來(lái)，并用實(shí)例對(duì)象的參數(shù)化模型表示出來(lái)，便于試驗(yàn)體系運(yùn)行控制與資源調(diào)度。

本文針對(duì)多區(qū)域聯(lián)合測(cè)試的需求，對(duì)試飛測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的測(cè)試資源進(jìn)行分析，采用組件化建模技術(shù)對(duì)其接口、通訊、功能進(jìn)行數(shù)字化建模，提供面向測(cè)試系統(tǒng)的各種功能部件的組件化建模、模型組裝、組件調(diào)度等功能，增強(qiáng)模型的重用性、可移植性、可組合性，方便對(duì)象實(shí)體模型能夠按照其功能部件進(jìn)行拆分、組合、替換和重用，提高建模效率，為聯(lián)合試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)體系架構(gòu)的構(gòu)建和驗(yàn)證奠定理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)資源設(shè)備對(duì)象模型組件構(gòu)建

1.1 測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型組件的構(gòu)建過(guò)程

所有的試驗(yàn)信息系統(tǒng)、試驗(yàn)應(yīng)用系統(tǒng)、試驗(yàn)專(zhuān)用裝備和試驗(yàn)設(shè)施等均成為試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象，必須有一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象模型(TSOM)來(lái)包含對(duì)所有試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象的定義，試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象模型可以在所有系統(tǒng)資源應(yīng)用中差生和利用。試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象模型是由那些對(duì)象的定義所組成的，不管這些對(duì)象起源于何處，都是在一個(gè)特定邏輯范圍執(zhí)行，以滿(mǎn)足特定用戶(hù)對(duì)特定范圍任務(wù)的即時(shí)要求。試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象模型在試驗(yàn)體系及試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)，是所有資源應(yīng)用成員或子系統(tǒng)共享的普通對(duì)象模型。試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)象模型采用IDL及XML方式進(jìn)行描述，存儲(chǔ)于資源倉(cāng)庫(kù)中。

在武器裝備試驗(yàn)鑒定領(lǐng)域，試驗(yàn)規(guī)則和測(cè)控規(guī)則，以及試驗(yàn)資源、試驗(yàn)設(shè)施和測(cè)控同行行為是一類(lèi)重要的試驗(yàn)資源，構(gòu)成了一族于作戰(zhàn)模擬相對(duì)應(yīng)、相耦合和相交互的模型體系。模型功能是模擬參試裝備、配試裝備的行為過(guò)程和交互過(guò)程，模擬試驗(yàn)系統(tǒng)工作流程，以及試驗(yàn)過(guò)程中作戰(zhàn)裝備于參試裝備的交互。在仿真模擬過(guò)程中，產(chǎn)生各種仿真實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)、探測(cè)數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、目標(biāo)屬性變化、任務(wù)情況以及通信狀態(tài)、毀傷裁決等其他數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)對(duì)象是用于作戰(zhàn)及輔助作戰(zhàn)的武器裝備實(shí)體，實(shí)體可視為由平臺(tái)、通信、武器、運(yùn)動(dòng)、探測(cè)、行為等功能組件組成。探測(cè)組件擔(dān)負(fù)作戰(zhàn)實(shí)體的探測(cè)任務(wù)，包括各種衛(wèi)星載荷，如雷達(dá)、可見(jiàn)光、紅外等類(lèi)型。運(yùn)動(dòng)組件完成作戰(zhàn)實(shí)體的空間移動(dòng)，包括衛(wèi)星軌道運(yùn)行、空中飛機(jī)運(yùn)動(dòng)、地面車(chē)輛運(yùn)動(dòng)、水面艦船運(yùn)動(dòng)、水下魚(yú)類(lèi)航行等。武器組件完成實(shí)體間的交戰(zhàn)，包括各類(lèi)軟毀傷和硬毀傷。通信組件擔(dān)負(fù)不同作戰(zhàn)實(shí)體間的通信，主要傳輸不同實(shí)體探測(cè)的目標(biāo)信息和作戰(zhàn)命令。行為組件包括運(yùn)動(dòng)行為、指揮行為以及各種行動(dòng)動(dòng)作(含爆炸)等，這是一個(gè)相當(dāng)龐大的群體類(lèi)別。實(shí)體模型根據(jù)計(jì)劃指定的目標(biāo)、實(shí)體探測(cè)的目標(biāo)和指令分配的目標(biāo)，形成該實(shí)體的本地目標(biāo)列表，根據(jù)接收到的作戰(zhàn)命令和計(jì)劃命令組成作戰(zhàn)實(shí)體需要執(zhí)行的命令列表，并能夠按照不同的作戰(zhàn)勢(shì)態(tài)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策。行為模型根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)勢(shì)態(tài)、命令列表按照一定的規(guī)則指揮下屬作戰(zhàn)和控制自身的作戰(zhàn)行為，這些作戰(zhàn)行為可以改變作戰(zhàn)實(shí)體的狀態(tài)，產(chǎn)生新的作戰(zhàn)命令或取消、延遲作戰(zhàn)命令等。由此可見(jiàn)，通信、目標(biāo)和命令處理過(guò)程表示了實(shí)體在信息域的主要活動(dòng)；探測(cè)、機(jī)動(dòng)和武器交戰(zhàn)過(guò)程表示了實(shí)體在物力域的主要活動(dòng)；作戰(zhàn)行為決策表示了認(rèn)知域的活動(dòng)過(guò)程。

聯(lián)合試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)按照作戰(zhàn)方式和流程進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，從而決定了測(cè)試試驗(yàn)仿真的過(guò)程必須符合作戰(zhàn)模擬測(cè)試過(guò)程。按照測(cè)試規(guī)模，作戰(zhàn)模擬可分為格斗模擬、戰(zhàn)斗模擬、戰(zhàn)術(shù)模擬、戰(zhàn)役模擬、戰(zhàn)爭(zhēng)模擬幾個(gè)層次和級(jí)別，根據(jù)研究目的的不同和作戰(zhàn)想定的不同要求，可選擇不同的模擬規(guī)模。格斗模型是一種微觀模擬，主要模擬雙方基本作戰(zhàn)單元之間一對(duì)一的交戰(zhàn)活動(dòng)，所用的模型粒度較細(xì)，模型主要描述影響武器裝備作戰(zhàn)能力的主要戰(zhàn)技特性和戰(zhàn)術(shù)特性，對(duì)于評(píng)估作戰(zhàn)單元及武器裝備的系統(tǒng)效能和作戰(zhàn)效能比較有利。戰(zhàn)役和戰(zhàn)爭(zhēng)模擬活動(dòng)主要用于支持作戰(zhàn)理論、裝備體系論證、戰(zhàn)爭(zhēng)后勤保障、戰(zhàn)爭(zhēng)影響和戰(zhàn)爭(zhēng)宣傳等方面的研究，是國(guó)防高端決策的輔助支持。戰(zhàn)斗模擬是中型粒度模型的作戰(zhàn)模擬，主要描述雙方多個(gè)作戰(zhàn)單元之間(一對(duì)多或多對(duì)一)或者作戰(zhàn)編隊(duì)之間(多對(duì)多)進(jìn)行交戰(zhàn)活動(dòng)。在地面戰(zhàn)斗中，有分隊(duì)模型(最單元是連、營(yíng)級(jí))、師團(tuán)模型；在空戰(zhàn)和海戰(zhàn)中，有空、海編隊(duì)模型。由于戰(zhàn)斗規(guī)模的加大，戰(zhàn)斗模型不再突出詳細(xì)描述武器裝備的技術(shù)特性(除非特別關(guān)注)，但戰(zhàn)術(shù)特性和戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特性的描述還是比較突出的，是受到特別關(guān)注。所以，戰(zhàn)斗模擬實(shí)際上是提供了一種紅藍(lán)裝備體系對(duì)抗的環(huán)境條件，及模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件并包含了復(fù)雜電磁環(huán)境條件，比較適合對(duì)裝備體系互聯(lián)互通互操作能力、體系集成度、體系效能及作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)也可以考查和評(píng)估，在體系對(duì)抗或復(fù)雜電磁環(huán)境條件下，被試單個(gè)武器裝備系統(tǒng)對(duì)體系的貢獻(xiàn)度及效能貢獻(xiàn)度。

交互的模型體系形成模型族，模型族是試驗(yàn)體系仿真必須解決的突出問(wèn)題。為此，可運(yùn)用成熟的作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上適應(yīng)性改造與增加仿真對(duì)象模型模板，解決作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)中武器裝備模型不能與測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的問(wèn)題。因?yàn)槔昧顺墒炷Ｐ湍０澹梢宰審氖伦鲬?zhàn)試驗(yàn)研究的人員，用更多的精力和時(shí)間來(lái)關(guān)注裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)問(wèn)題，而用較少的精力來(lái)關(guān)注于研究作戰(zhàn)規(guī)則問(wèn)題，以及作戰(zhàn)規(guī)則的建模問(wèn)題。系統(tǒng)按照實(shí)體、指揮機(jī)構(gòu)、各類(lèi)分系統(tǒng)(武器、通信、傳感器、干擾、數(shù)據(jù)融合等)、交互表和計(jì)劃表等進(jìn)行分類(lèi)建模，并按照系級(jí)、平臺(tái)/系統(tǒng)級(jí)、單個(gè)裝備級(jí)和組件/部件級(jí)等4級(jí)，進(jìn)行裝配組合形成所需要的仿真試驗(yàn)對(duì)象。聯(lián)合試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?shù)如圖1所示。

圖1 聯(lián)合試驗(yàn)對(duì)象模型樹(shù)

聯(lián)合試驗(yàn)對(duì)象模型樹(shù)的生成手段是組件化建模技術(shù)。組件化建模技術(shù)能夠提供面向?qū)ο蟮母鞣N功能部件的組件化建模、模型組裝、組件調(diào)度等功能，可增強(qiáng)模型的重用性、可移植性、可組合型，方便對(duì)象實(shí)體模型能夠按照其功能部件進(jìn)行拆分、組合、替換和重用，提高建模效率。在仿真系統(tǒng)中，功能組件、實(shí)體模型、對(duì)象實(shí)例的關(guān)系如圖2所示。

圖2 功能組件、實(shí)體模型、對(duì)象實(shí)例的關(guān)系

測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型組件的構(gòu)建過(guò)程大體可以分為以下3個(gè)部分：

1)建立試驗(yàn)資源設(shè)備的對(duì)象模型。首先確定試驗(yàn)資源設(shè)備的構(gòu)成部分，提取組件的抽象屬性和操作方法，由編寫(xiě)對(duì)象模型描述文件TDL、IDL或XML，該文件經(jīng)過(guò)文件解析器，進(jìn)行文件的編譯、目標(biāo)程序語(yǔ)言的映射等過(guò)程，生成可視化規(guī)劃平臺(tái)可識(shí)別的、匹配的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言表示的對(duì)象類(lèi)，形成對(duì)象代碼層次的抽象程序代碼，再經(jīng)過(guò)進(jìn)行相關(guān)功能代碼的填充，建立可供可視化規(guī)劃平臺(tái)識(shí)別的功能類(lèi)代碼，封裝成為功能類(lèi)，與設(shè)備進(jìn)行交互。整個(gè)過(guò)程如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)組件設(shè)計(jì)流程

2)對(duì)象模型代碼業(yè)務(wù)邏輯接口填充。試驗(yàn)資源設(shè)備組件結(jié)合與試驗(yàn)組件有關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)組件對(duì)象的填充。再對(duì)象模型通過(guò)TDL、IDL或XML文件生成可視化規(guī)劃平臺(tái)可識(shí)別、匹配的對(duì)象模型類(lèi)，經(jīng)過(guò)功能代碼的填充，可與設(shè)備進(jìn)行交互。但要實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的調(diào)用，需結(jié)合試驗(yàn)資源設(shè)備的相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行針對(duì)性開(kāi)發(fā)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的功能方法體和接口需要進(jìn)行必要的實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)編寫(xiě)公共接口，并繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)公共方法的交互。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)特定設(shè)備的操作方法的組合、填充與適配，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)資源組件的有效封裝。

3)試驗(yàn)資源設(shè)備對(duì)象模型組件運(yùn)用階段。試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)資源設(shè)備對(duì)象模型組件依托可視化試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)劃平臺(tái)，對(duì)映射在可視化試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)劃平臺(tái)上的圖形元素進(jìn)行操作，對(duì)試驗(yàn)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與運(yùn)行。這個(gè)過(guò)程需要根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)的實(shí)際情況情況選取所需要的可視化圖形元素組件，同時(shí)根據(jù)每個(gè)組件對(duì)外提供的接口以及功能描述文檔，設(shè)置試驗(yàn)資源設(shè)備組件運(yùn)行必要的參數(shù)，連接各個(gè)組件，從而設(shè)計(jì)與規(guī)劃出整個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)的試驗(yàn)場(chǎng)景。此時(shí)無(wú)需關(guān)心可視化圖形元素、試驗(yàn)資源設(shè)備組件、試驗(yàn)資源設(shè)備的內(nèi)部的功能結(jié)構(gòu)與通信機(jī)制，這個(gè)過(guò)程極大地簡(jiǎn)化了應(yīng)用建模的復(fù)雜度，同時(shí)也有效實(shí)現(xiàn)了可視化試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)劃平臺(tái)中各個(gè)組件的互操作性、可重用性和可組合性。

1.2 基于TDL的可視化對(duì)象模型建模技術(shù)

本文以MagicDraw為核心框架開(kāi)發(fā)基于TDL的可視化建模方法，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的可視化建模、不同類(lèi)型的測(cè)試系統(tǒng)模型文件轉(zhuǎn)化、編譯、組件集成、代碼自動(dòng)生成等功能，其軟件總體框架如圖4所示。

圖4 可視化建模工具的總體框架

本文通過(guò)UML建模工具進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)組件化對(duì)象模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建的可視化及UML類(lèi)圖和TDL代碼的相互轉(zhuǎn)化。其構(gòu)建的對(duì)象模型，經(jīng)過(guò)TDL編譯器編譯生成測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型框架文件和接口框架文件。通過(guò)在模型文件中添加相關(guān)邏輯進(jìn)行相應(yīng)的集成與測(cè)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)象模型與物理對(duì)象間的緊密連接。

創(chuàng)建對(duì)象模型的思路主要是利用元模型的語(yǔ)法規(guī)則，在可視化工具M(jìn)agicDrawEclipse Modeing Framework(EMF)平臺(tái)中，創(chuàng)建可視化UML設(shè)計(jì)圖，再通過(guò)轉(zhuǎn)換方法或TDL生成器，將UML類(lèi)圖轉(zhuǎn)換為T(mén)DL文件。

MagicDraw UML通過(guò)特定語(yǔ)言對(duì)UML類(lèi)進(jìn)行功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的可視化表述。在Eclipse中調(diào)用MagicDraw的API庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能插件的自動(dòng)化創(chuàng)建與部署，提升模型開(kāi)發(fā)效率?；谠Ｐ蚆agicDraw建模工具，使其支持TDL的語(yǔ)法，實(shí)現(xiàn)建模語(yǔ)言UML到TDL、TDL到編程語(yǔ)言之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；最后需要開(kāi)發(fā)MagicDraw中的代碼生成插件，結(jié)合FreeMarker模板實(shí)現(xiàn)到程序語(yǔ)言代碼的自動(dòng)生成特定的代碼。

通過(guò)MagicDraw工具開(kāi)發(fā)TDL文件生成器，再通過(guò)詞法分析等過(guò)程，可生成試驗(yàn)資源組件框架平臺(tái)文件，為后續(xù)仿真平臺(tái)驗(yàn)證使用。流程如圖5所示。

圖5 MagicDraw生成對(duì)象模型流程

MagicDraw可視化建模工具的實(shí)現(xiàn)方法和構(gòu)建對(duì)象模型的主要流程如圖6所示。

圖6 流程圖

通過(guò)配置MagicDraw中的基本類(lèi)型定義、項(xiàng)目工程模板和類(lèi)圖工具等設(shè)置，實(shí)現(xiàn)TDL語(yǔ)法的支持。通過(guò)MagicDraw的插件機(jī)制對(duì)UML類(lèi)圖與TDL語(yǔ)法進(jìn)行映射，定義MagicDraw插件，實(shí)現(xiàn)代碼控制、代碼生成以及代碼輸出等功能，最終將UML類(lèi)圖生成TDL文件。對(duì)于TDL代碼轉(zhuǎn)換成UML類(lèi)圖，需要對(duì)TDL進(jìn)行解析，獲取TDL語(yǔ)法基本元素，與MagicDraw中的OpenAPI畫(huà)圖組件對(duì)應(yīng)，動(dòng)態(tài)繪制UML類(lèi)圖。

1.3 試驗(yàn)資源設(shè)備對(duì)象模型組件構(gòu)建設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過(guò)對(duì)TDL文件的編譯后，生成的是表示對(duì)象的相應(yīng)的程序“樁代碼”，僅有程序的基本結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)一步填充具體邏輯業(yè)務(wù)代碼，之后通過(guò)與試驗(yàn)場(chǎng)景規(guī)劃平臺(tái)無(wú)關(guān)的動(dòng)態(tài)調(diào)用技術(shù)，生成可調(diào)用鏈接文件，提供給試驗(yàn)靶場(chǎng)規(guī)劃平臺(tái)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試資源的部署流程。

本文利用Eclipse框架與面向?qū)ο蟪绦蛘Z(yǔ)言，根據(jù)對(duì)象模型的定義和類(lèi)結(jié)構(gòu)，填充對(duì)象模型的面向?qū)ο蟠a文件，進(jìn)行對(duì)象模型的組件化封裝。

試驗(yàn)領(lǐng)域中各種測(cè)試系統(tǒng)資源以資源模型方式接入到體系結(jié)構(gòu)中。測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型包括組件模型和系統(tǒng)對(duì)象模型兩部分。資源封裝構(gòu)件就是在資源結(jié)構(gòu)模型框架下，用于描述、接入、操控資源的軟件工具，包含對(duì)象模型建模工具和組件模型開(kāi)發(fā)工具。資源結(jié)構(gòu)模型如圖7所示。

圖7 資源結(jié)構(gòu)模型

1)資源封裝基本過(guò)程：

資源封裝過(guò)程分為對(duì)象模型開(kāi)發(fā)和組件模型開(kāi)發(fā)兩部分。其中，對(duì)象模型以CORBA組件模型存在，并最終在VC編譯器下生成對(duì)象模型DLL文件。

2)資源遠(yuǎn)程操作原理：

試驗(yàn)人員在試驗(yàn)規(guī)劃時(shí)，試驗(yàn)人員的操作指令與組件對(duì)象之間通過(guò)中間件進(jìn)行通訊，通過(guò)中間件實(shí)現(xiàn)模型與物理對(duì)象間的互操作。在聯(lián)合試驗(yàn)虛擬測(cè)試系統(tǒng)中可通過(guò)對(duì)象代理實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)中的訪問(wèn)功能，操作過(guò)程如圖8所示。

圖8 操作過(guò)程

本文采用JAVA反射技術(shù)加載對(duì)象模型和構(gòu)建可視化對(duì)象模型，在程序運(yùn)行過(guò)程中調(diào)用任意類(lèi)屬性和方法，遍歷利用工具類(lèi)加載的對(duì)象模型組件class文件及圖標(biāo)，同時(shí)利用SWT框架的ToolBar組件，將class文件及圖標(biāo)與ToolBar組件結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象模型組件的可視化顯示。

2 測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型構(gòu)架

在飛行試驗(yàn)中，包含多個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，包括機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)、地面光電影像測(cè)量系統(tǒng)、高速影像測(cè)試系統(tǒng)等，飛行試驗(yàn)地面光電影像測(cè)量系統(tǒng)在飛行試驗(yàn)測(cè)試中占有非常重要的地位。本文以飛行試驗(yàn)地面光電影像測(cè)量系統(tǒng)為例進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。

2.1 測(cè)試系統(tǒng)功能分析

飛行試驗(yàn)地面光電影像測(cè)量系統(tǒng)主要承擔(dān)測(cè)試、監(jiān)控指揮，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸處理、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)管理，數(shù)據(jù)融合與設(shè)備引導(dǎo)，數(shù)據(jù)分析和結(jié)果分析等任務(wù)。其功能模塊圖如圖9所示。

圖9 飛行試驗(yàn)地面光電影像測(cè)量系統(tǒng)

影像數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)能夠記錄飛機(jī)在起飛、飛行、降落時(shí)的視頻數(shù)據(jù)。

雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠通過(guò)雷達(dá)采集飛機(jī)起飛前，起飛過(guò)程，飛行，降落過(guò)程和降落后的雷達(dá)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存等。

環(huán)境信息采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量飛機(jī)周?chē)h(huán)境信息，對(duì)于異常信息做出預(yù)警，并保存測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳回指揮中心。

飛行器狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠通過(guò)與北斗衛(wèi)星的配合，測(cè)量飛機(jī)的航跡，包括飛機(jī)的經(jīng)緯度信息、高度信息。還能夠采集飛機(jī)的飛行姿態(tài)，包括飛機(jī)的迎角、傾角和方向。采集這些數(shù)據(jù)能夠幫助飛行員和地面控制人員檢測(cè)飛機(jī)飛行狀態(tài)并及時(shí)做出調(diào)整。

2.2 飛行試驗(yàn)地面光電影響測(cè)量系統(tǒng)對(duì)象模型構(gòu)建

地面光電影像測(cè)試系統(tǒng)的組成和功能進(jìn)行分析，飛行試驗(yàn)地面光電影像測(cè)量系統(tǒng)主要由高速相機(jī)、光電經(jīng)緯儀、雷達(dá)、GPS組成，系統(tǒng)所應(yīng)具有的功能包括：

1)記錄和顯示飛機(jī)飛行時(shí)的航跡，主要包括其在空間中的坐標(biāo)X、Y、Z，以及飛機(jī)的經(jīng)緯度；

2)獲取飛機(jī)的飛行狀態(tài)，主要包括飛機(jī)的迎角、傾角、速度；

3)能夠?qū)走_(dá)、經(jīng)緯儀、GPS等設(shè)備進(jìn)行調(diào)用，使其能夠?qū)ο鄳?yīng)的飛行器進(jìn)行捕捉和測(cè)量；

4)能夠提供統(tǒng)一的時(shí)間和空間標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)備和飛行器時(shí)間和空間信息同步，能夠分發(fā)IRIGB碼；

5)能夠調(diào)用和組織高速攝像機(jī)系統(tǒng)對(duì)起飛、降落時(shí)的飛機(jī)進(jìn)行視頻信息記錄；

6)能夠顯示當(dāng)前飛機(jī)所處空間的環(huán)境信息，包括溫度、濕度、氣壓等；

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)備組成和功能屬性，測(cè)試系統(tǒng)的對(duì)象模型主要由高速相機(jī)、光電經(jīng)緯儀、雷達(dá)、GPS等組成，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行對(duì)象模型建模，其設(shè)備模型結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 對(duì)象模型

基于測(cè)試系統(tǒng)的組成和功能在MagicDraw中定義測(cè)試系統(tǒng)的UML類(lèi)型，根據(jù)類(lèi)型定義繪制其UML圖。

通過(guò)MagicDraw插件開(kāi)發(fā)機(jī)制，以UML圖的類(lèi)型定義到TDL語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換方法，生成TDL代碼。

進(jìn)行功能邏輯代碼填充，再經(jīng)過(guò)編譯轉(zhuǎn)化為.class文件，放入靶場(chǎng)規(guī)劃平臺(tái)組件庫(kù)文件夾中，命名為“TestSystem1”，通過(guò)拖到可部署到虛擬邏輯靶場(chǎng)中進(jìn)行相關(guān)操作。

3 測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型調(diào)用及測(cè)試

對(duì)象模型組件可視化構(gòu)建完成后，需要將可視化模型組件與設(shè)備進(jìn)行交互試驗(yàn)，測(cè)試測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型的調(diào)用，功能測(cè)試以及相互間的通訊延時(shí)測(cè)試。

為驗(yàn)證對(duì)象模型的部署、通訊及功能，構(gòu)建了測(cè)試系統(tǒng)原理仿真樣機(jī)和試驗(yàn)場(chǎng)運(yùn)行控制平臺(tái)，測(cè)試系統(tǒng)原理仿真樣機(jī)主要模擬測(cè)試系統(tǒng)各設(shè)備的功能，運(yùn)行控制平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)各設(shè)備、系統(tǒng)的部署以及控制功能，如圖11所示。

圖11 仿真原理樣機(jī)及運(yùn)行控制平臺(tái)

通過(guò)運(yùn)行控制平臺(tái)打開(kāi)可視化靶場(chǎng)規(guī)劃軟件，在可視化靶場(chǎng)規(guī)劃軟件左側(cè)出現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的圖標(biāo)，并可以拖動(dòng)到可視化靶場(chǎng)規(guī)劃軟件上，進(jìn)行操作，并通過(guò)軟件對(duì)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行修改。結(jié)果如圖12所示。

從圖中可以看出，能夠在試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的部署，同時(shí)也能夠進(jìn)行相應(yīng)的功能性操作，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的對(duì)象進(jìn)行修改時(shí)，其相對(duì)應(yīng)的對(duì)象模型中相應(yīng)的參數(shù)也會(huì)進(jìn)行響應(yīng)。

同時(shí)為了驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型是否具備互聯(lián)互通的能力，對(duì)對(duì)象模型間的通信進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。主要通過(guò)時(shí)延測(cè)量軟件對(duì)各模型間的通訊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，時(shí)延測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)架如圖13所示。

圖13 時(shí)延測(cè)量過(guò)程圖

對(duì)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的各設(shè)備間的延時(shí)進(jìn)行測(cè)量，以經(jīng)緯儀多區(qū)域聯(lián)合仿真樣機(jī)、GPS系統(tǒng)仿真樣機(jī)為例，其延遲測(cè)試結(jié)果如圖14所示。其通訊延遲小于150 ms，系統(tǒng)構(gòu)建的對(duì)象模型之間通訊效果良好，具備互聯(lián)互通的功能，能夠真實(shí)的模擬物理測(cè)試系統(tǒng)之間的通訊功能。

圖14 GPS、經(jīng)緯儀仿真樣機(jī)時(shí)延測(cè)量監(jiān)測(cè)

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)組件化對(duì)象模型構(gòu)建技術(shù)的研究，對(duì)多區(qū)域聯(lián)合試驗(yàn)中的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)象模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了組件化的對(duì)象模型構(gòu)建，并對(duì)對(duì)象模型進(jìn)行了可視化，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合試驗(yàn)中對(duì)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)象模型的可視化動(dòng)態(tài)調(diào)用，為后續(xù)多區(qū)域聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計(jì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。