摘要： 基于DDS(data distribution service)聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái)開(kāi)發(fā)的聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)將分散在不同地理位置的試驗(yàn)資源進(jìn)行互聯(lián)。聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的體系架構(gòu)，對(duì)各試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的實(shí)物、半實(shí)物的和仿真系統(tǒng)等各類資源的接口統(tǒng)一進(jìn)行封裝和標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)資源的互操作和重用，滿足快速構(gòu)建聯(lián)合作戰(zhàn)場(chǎng)景的需求。基于DDS的聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)支持聯(lián)合試驗(yàn)工作的整個(gè)過(guò)程，使得裝備研發(fā)、系統(tǒng)測(cè)試及模擬訓(xùn)練等諸多應(yīng)用方式更加規(guī)范、高效和成熟。
關(guān)鍵詞：聯(lián)合試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)、中間件、仿真
1. 概述
當(dāng)前作戰(zhàn)模式從早期的單一作戰(zhàn)模式發(fā)展到了目前高技術(shù)條件下的海、陸、空、天、電多維一體的多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)模式�；谛畔l件下的兵力結(jié)構(gòu)變革、作戰(zhàn)方案分析、軍事訓(xùn)練和武器裝備采辦都要在聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)與分析。因此，對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)模擬與仿真研究也從原來(lái)單一軍兵種的軍事訓(xùn)練仿真、單武器系統(tǒng)仿真向多武器平臺(tái)的協(xié)同仿真、綜合性聯(lián)合試驗(yàn)方向發(fā)展。在這一背景下如何將各軍兵種各部門(mén)相對(duì)獨(dú)立的武器裝備、作戰(zhàn)系統(tǒng)和模擬訓(xùn)練設(shè)備等試驗(yàn)資源科學(xué)、合理的聯(lián)合起來(lái)，如何快速構(gòu)建具有分布、異構(gòu)、協(xié)同、互操作、重用等性能的新型聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)，成為當(dāng)前軍事仿真領(lǐng)域的核心問(wèn)題。
基于國(guó)內(nèi)AppDDS聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái)解決了這一軍事需求，該支撐平臺(tái)在保證信息資源安全的條件下采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)廣域網(wǎng)將分布在各軍兵種不同試驗(yàn)室的試驗(yàn)資源進(jìn)行組合互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息共享，從而形成的聯(lián)合作戰(zhàn)仿真應(yīng)用環(huán)境。
2. 系統(tǒng)架構(gòu)
基于DDS的聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)促進(jìn)不同試驗(yàn)資源間的互聯(lián)、互通、互操作，靈活組合和模型(系統(tǒng))重用�？筛鶕�(jù)具體的任務(wù)需要，將分布在各試驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)室中的仿真系統(tǒng)、實(shí)裝系統(tǒng)、半實(shí)物系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、高性能計(jì)算資源集成起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)“物理上分布、邏輯上統(tǒng)一”的聯(lián)合試驗(yàn)環(huán)境。針對(duì)具體應(yīng)用，基于DDS的聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)采用分布式應(yīng)用部署(如圖1所示)。
圖1 聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
3. 系統(tǒng)組成
AppDDS(Appsoft Data Distribution Service)聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái)包含一系列的功能軟件工具：系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具、資源與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理工具、運(yùn)行管控與測(cè)試工具、綜合評(píng)估工具、通信中間件及各類接口適配器。聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái)支持各個(gè)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的多種仿真平臺(tái)、并行計(jì)算平臺(tái)、強(qiáng)實(shí)時(shí)仿真及測(cè)試平臺(tái)等接入聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)。聯(lián)合試驗(yàn)過(guò)程中參與信息交互的節(jié)點(diǎn)成員類型可以是數(shù)字、半實(shí)物及實(shí)裝設(shè)備。
AppDDS聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái) 組成如圖2所示。
圖2 聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)組成
3.1. 通信中間件
采用基于DDS數(shù)據(jù)通訊總線協(xié)議的實(shí)時(shí)分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信中間件，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分布式服務(wù)作為聯(lián)合試驗(yàn)的基礎(chǔ)通信設(shè)施，進(jìn)行對(duì)象管理、時(shí)間管理等功能。
3.2. 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具
系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具是一個(gè)用于設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)資源的工具集，提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)、接口開(kāi)發(fā)、模型開(kāi)發(fā)、資源管理等功能，支持代碼框架生成與目標(biāo)代碼移植。
3.3. 運(yùn)行管控與測(cè)試工具
運(yùn)行管控與測(cè)試工具為聯(lián)合仿真系統(tǒng)運(yùn)行提供席位任務(wù)分配、實(shí)時(shí)監(jiān)控、過(guò)程控制及數(shù)據(jù)記錄等支撐功能。
3.4. 綜合評(píng)估工具
針對(duì)不同的試驗(yàn)?zāi)康模瑢?duì)于采集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選與處理，針對(duì)參與聯(lián)合試驗(yàn)的人員、裝備等要素建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在評(píng)估算法庫(kù)選取評(píng)估算法構(gòu)建評(píng)估模型，執(zhí)行評(píng)估任務(wù)得到定量評(píng)估結(jié)果。
3.5. 接口適配器
接口適配器是異構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)間互聯(lián)互通必需的工具，實(shí)現(xiàn)不同試驗(yàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，保證基于不同協(xié)議開(kāi)發(fā)的模型與設(shè)備接入聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)。
3.6. 資源管理倉(cāng)庫(kù)
資源管理倉(cāng)庫(kù)集中、統(tǒng)一存儲(chǔ)與管理聯(lián)合試驗(yàn)需要的基礎(chǔ)模型、系統(tǒng)模型、適配接口和測(cè)試用例等資源。實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中每個(gè)聯(lián)合試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)都需要部署該系統(tǒng)，獨(dú)立進(jìn)行的資源管理。
3.7. 數(shù)據(jù)管理倉(cāng)庫(kù)
數(shù)據(jù)管理倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)與管理裝備描述數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)。
4. 結(jié)論
基于神州普惠AppDDS開(kāi)發(fā)的聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)完全滿足松耦合性、高實(shí)時(shí)性等要求，提出通過(guò)通信中間件將數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(DDS)應(yīng)用到聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)集成中�；跀�(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(DDS)規(guī)范構(gòu)建聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)，在使用過(guò)程中得出主要結(jié)論如下：
(1)提出了一種異地、異構(gòu)聯(lián)合試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)新方法。采用數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(DDS)作為實(shí)際通信協(xié)議，增加時(shí)間管理機(jī)制，利用接口適配器實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，解決了聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)異構(gòu)性、通信多協(xié)議性、模型保密性以及通信傳輸實(shí)時(shí)性等問(wèn)題。
(2)提出了在聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)通信中采用完全的發(fā)布/訂閱的數(shù)據(jù)交換模式，克服了傳統(tǒng)的C/S數(shù)據(jù)交換模式中的緊耦合度的問(wèn)題。
(3)提出了采用面向服務(wù)的中間件的方法解決映射的實(shí)現(xiàn)。面向服務(wù)的中間件的引入，簡(jiǎn)化映射實(shí)現(xiàn)過(guò)程中底層通信映射的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。
關(guān)于AppDDS
AppDDS(Appsoft Data Distribution Service)是北京神州普惠科技股份有限公司根據(jù)DDS標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)多年研發(fā)而成的分布式實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，AppDDS具備高帶寬、強(qiáng)實(shí)時(shí)、低抖動(dòng)、跨平臺(tái)等諸多優(yōu)異性能，包含底層通信協(xié)議、上層應(yīng)用開(kāi)發(fā)建模工具、網(wǎng)絡(luò)分析工具、性能測(cè)試工具等一系列工具集，可以方便用戶快速開(kāi)發(fā)、優(yōu)化及部署各種分布式實(shí)時(shí)應(yīng)用。
北京神州普惠科技股份有限公司提供基于AppDDS的綜合解決方案，包含一系列功能豐富的軟件工具集：系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具、資源倉(cāng)庫(kù)管理工具、運(yùn)行管控及測(cè)試工具、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理工具、綜合評(píng)估工具，支持與多種仿真平臺(tái)、并行計(jì)算平臺(tái)、強(qiáng)實(shí)時(shí)仿真及測(cè)試平臺(tái)等進(jìn)行綜合集成，可滿足各種復(fù)雜的分布式應(yīng)用需求，支持?jǐn)?shù)字、半實(shí)物及實(shí)裝設(shè)備的聯(lián)合仿真及分布式系統(tǒng)集成測(cè)試，支持仿真→設(shè)計(jì)→測(cè)試→定型的全生命周期系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是理想的分布式實(shí)時(shí)應(yīng)用研發(fā)平臺(tái)。
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