CN103049301A

CN103049301A - 基于bom的多实例聚合仿真建模系统

Info

Publication number: CN103049301A
Application number: CN2012105798254A
Authority: CN
Inventors: 李潭
Original assignee: Beijing Simulation Center
Current assignee: Beijing Simulation Center
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种基于BOM的多实例聚合仿真建模系统，包括：BOM实体描述模块，用于识别各分辨率的仿真实体对象并进行BOM建模；聚合一致性描述模块，用于描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系；聚合机制切换描述模块，用于向各BOM状态机里添加分辨率的切换事件。本发明保证了仿真多实例聚合过程中机理逻辑和时空关系的一致性，可以有效支撑基于BOM的实例聚合仿真建模。

Description

基于BOM的多实例聚合仿真建模系统

技术领域

本发明涉及一种多实例聚合仿真建模方法。更具体地，本发明涉及一种基于BOM的多实例聚合仿真建模方法和系统。

背景技术

多实例聚合是由同一仿真实体模型的多个仿真实例聚合而成，典型实例如作战仿真中坦克实例被聚合后用来对坦克排建模的过程。实例聚合面向实体属性，聚合后的实体信息能够表示更高级别的实体，更高级别的实体具有不同的仿真活动模式，因而会产生新的（更高级别的）仿真活动模式。如坦克实例被聚合后用来对坦克排进行建模，坦克排相比单个坦克模型而言，在更高级别上对坦克进行建模，且坦克排与单个坦克具有不同的仿真活动模式。传统的多实例聚合仿真建模方法多针对具体应用领域研究实例聚合模型与算法，缺少通用化的实例聚合机制与一致性维护方法，而且在聚合过程中往往存在模型属性的丢失与不完整。

BOM（Basic Object Model，基础对象模型）是一种组件式的方法，目的是提供一种模型重用机制，提高重用性和可组装性，组件式的BOM是可以重用的仿真模块，可以是概念模型或者是对象模型，多个BOM（即BOMs）存放在库中，仿真开发人员可以在库中迅速查找适合当前仿真的BOMs，并通过简单的操作就可以使用所选择的BOM构建仿真模型或联邦。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于BOM的多实例聚合仿真建模方法和系统，可以有效描述聚合过程中模型属性的映射机制，实现多实例聚合仿真过程中机理逻辑和时空关系的一致性。

本发明的方法，包括以下步骤：

识别各分辨率的仿真实体对象并进行BOM建模；描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系；向各BOM状态机里添加分辨率的切换事件。

进一步地，所述识别各分辨率的仿真实体对象并进行BOM建模还包括以下步骤：

识别仿真空间和模型实体分辨率；记录BOM的关键元数据信息；按照分辨率的层次建立实体模型BOM。

进一步地，所述描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系还包括以下步骤：

利用ARVBOM描述映射关系实体、分辨率实体和分辨率切换信号实体；通过ARVBOM控制聚合和解聚过程。

进一步地，所述通过ARVBOM的交互模式实现聚合和解聚包括：当切换分辨率时，保留原分辨率模型。

进一步地，所述向各BOM状态机里添加分辨率的切换事件中的所述切换事件包括建模相关切换事件和仿真相关切换事件。

本发明的系统包括：BOM实体描述模块，用于识别各分辨率的仿真实体对象并进行BOM建模；聚合一致性描述模块，用于描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系；聚合机制切换描述模块，用于向各BOM状态机里添加分辨率的切换事件。

进一步地，所述BOM实体描述模块还包括以下单元：

识别单元，用于识别仿真空间和模型实体分辨率；记录单元，用于记录BOM的关键元数据信息；建模单元，用于按照分辨率的层次建立实体模型BOM。

进一步地，所述聚合一致性描述模块还包括以下单元：

ARVBOM描述单元，用于利用ARVBOM描述映射关系实体、分辨率实体和分辨率切换信号实体；聚合和解聚单元，用于通过ARVBOM控制聚合和解聚过程。

进一步地，所述聚合和解聚单元还包括：

保留分辨率单元，用于当切换分辨率时，保留原分辨率模型。

进一步地，所述切换事件包括建模相关切换事件和仿真相关切换事件。

本发明基于BOM的多实例聚合仿真建模方法和系统不仅能够很好的重用BOM较为成熟的实例聚合机制，并且能够在BOM规范下较完备的描述聚合过程中模型属性的映射机制，从而保证仿真多实例聚合过程中机理逻辑和时空关系的一致性，可以有效支撑基于BOM的实例聚合仿真建模。

附图说明

下面将参照附图并结合实施例对本发明进行具体说明。

图1为基于BOM的多实例聚合仿真建模系统组成结构图；

图2为基于BOM的多实例聚合仿真建模方法流程图。

具体实施方式

下面参照附图并借助本发明的实施例，对本发明的技术方案做详细描述。

如图1所示，本发明的基于BOM的多实例聚合仿真建模系统包括BOM实体描述模块1、聚合一致性描述模块2以及聚合机制切换描述模块3。相应地，如图2所示，本发明的基于BOM的多实例聚合仿真建模方法包括：步骤S1、识别各分辨率的仿真实体对象并进行BOM建模；步骤S2、描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系；步骤S3、向各BOM状态机里添加分辨率的切换事件。

BOM实体描述模块1用于执行步骤1识别各分辨率的仿真实体对象，从而实现多实例聚合仿真建模中不同分辨率仿真实体模型的BOM建模。其中，BOM实体描述模块1中进一步包括识别单元，用于识别仿真空间和模型实体分辨率。本发明以联合作战中的坦克作战仿真为例，其仿真空间为连规模战术对抗作战空间，分辨率涉及连、排和平台级别，也就是分辨率层次为：坦克连、坦克排、坦克，共三个层次。在该实施例中，作战双方分为红方和蓝方，两方各由10个坦克组成坦克排实施相互接近作战，在距离大于1km时使用低分辨率模型（即粗粒度模型），坦克排作为一个整体进行仿真；当距离小于1km后使用高分辨率模型（即细粒度模型），此时仿真要考虑坦克排中各坦克的运动、作战及毁伤情况。识别的目的是记录BOM的关键元数据信息，所以BOM实体描述模块1中还包括记录单元，用于记录BOM的关键元数据信息，所述关键元数据信息是基本元数据信息的子集，包括BOM开发者联系（Point ofContact，POC）信息，和仿真的内容，即仿真实体对象识别中的仿真空间识别、分辨率识别，在BOM基本元数据信息表中体现为目的、使用限制、使用历史以及关键词，也就是该BOM如何被使用和描述以便开发者发现和重用。

元数据是BOM的必要组成部分，BOM元数据定义的关键是要包含描述BOM应用的足够信息。其中基本元数据的数据交互格式以模型识别表（也称为基本元数据信息表）作为模板描述了数据的种类，如名称、类型、版本等，以及对应的其他信息，它使模型的搜索、匹配、评估和重用更加方便，同时支持扩展和新建模型，仿真或联邦。基本元数据以及在本发明的具体实施例中的体现请参见表1。

表1BOM基本元数据信息表

需要说明的是，每个BOM由四个主要部分组成：第一部分是模型识别，记录并存储了组件的元数据；第二部分是概念模型，包括描述组件的交互模式，这里的组件就是从计算机软件角度而言的仿真模型；第三部分是使用HLA（High Level Architecture，高级体系结构）模板表示的对象模型（Object Model简称OM），即HLA OM，包括正常的联邦对象模型（Federation Object Model，简称FOM）和仿真对象模型（SOM）中能找到的信息如对象，属性，参数交互等，该HLA OM应该遵循HLA OMT（（Object Modeling Technology，对象建模技术）；第四部分是模型映射，主要为概念模型和HLA OM间建立了桥梁，通过模型映射，概念实体和事件被映射成它们的HLA OM描述。

进一步地，BOM实体描述模块1还包括建模单元，用于按照分辨率的层次建立实体模型BOM。在本实施例中，共有红蓝双方两个成员，每个成员结构相同，故所述建模单元只需建立一套模型即可，也就是需要建立坦克模型，例如用名称TankBOM表示，坦克排模型例如用名称TankPlatoonBOM表示，和坦克连模型，例如用TankCompanyBOM表示。

BOM实体描述模块1对上述各类信息的表示方式可以用多种不同的方法表示，如图表、表格等。在本实施例中，BOM实体描述模块1将对每一个BOM生成规范化的XML文档，它封装了描述一个仿真组件的必要信息，有利于数据交互传递。

本发明系统的聚合一致性描述模块2用于执行步骤2、描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系，主要基于ARVBOM（Attribute relationship vector）规范，ARVBOM是对模型在分辨率切换过程中的切换事件、约束与动作的规范。

在仿真过程中，当分辨切换或者维护属性一致性时，需要将模型切换时各个低分辨率BOM的实体属性传递到高分辨率BOM中还需要对BOM的聚合解聚动作进行控制，为此聚合一致性描述模块2使用ARVBOM作为多实例聚合过程中间的过渡单元。因而，ARVBOM的作用就是控制解聚聚合过程，以及维护这些过程中的属性一致性。本实施例中聚合一致性描述模块2描述坦克排和单坦克之间的一致性映射，坦克连和坦克排之间的映射关系例如用名称ARVBOMC_P，坦克排与坦克之间的映射关系例如用ARVBOMP_T表示。

进一步地，聚合一致性描述模块2还包括ARVBOM描述单元，用于利用ARVBOM描述映射关系实体、分辨率实体和分辨率切换信号实体。在AVRBOM中共有三个实体类型：映射关系实体（MapEntity）、分辨率实体（Resolution）和分辨率切换信号实体（ResChange），如表2所示。

表2ARVBOM实体信息表

在仿真中，根据ARVBOM中的分辨率切换信号实体所描述的切换事件，实时判断系统中是否出现该切换事件，若出现，在分辨率实体中查找切换事件所影响的模型以及分辨率切换动作，从而完成分辨率切换。同时根据映射关系实体中对模型属性的映射关系计算不同分辨率模型属性间的数值关系并更新。

聚合一致性描述模块2还包括聚合和解聚单元，用于通过ARVBOM控制聚合和解聚过程。ARVBOM的交互模式包括协同运行和单一运行，聚合一致性描述模块2中利用ARVBOM的交互模式实现聚合和解聚两类动作。并且，所述聚合和解聚单元还包括保留分辨率单元，用于当切换分辨率时，保留原分辨率模型。比如通常情况下，聚合模式中，常规的动作时切换分辨率，同时销毁原分辨率模型，从仿真程序实现的角度来看，这样可以避免占用计算机资源；若不销毁原分辨率模型进程并使其继续运行，则需要避免影响当前分辨率模型计算的正确性。本发明中通过所述保留分辨率单元可以实现原分辨率模型的保留，并保证数据的隔离性，从而实现计算的正确性，这样可以使本发明适应实际仿真中的各种个性化需求。

本系统的聚合机制切换描述模块3，用于向各BOM状态机里添加分辨率切换事件。BOM状态机指模型状态的变化规律，如坦克模型接收到攻击事件后将从存在状态转换为灭亡状态。分辨率切换事件指导致分辨率切换的事件，如距离小于1km这一事件，体现在表2中的分辨率切换信号实体（ResChange）。这里的切换事件是通过在ARVBOM的概念模型中定义一些聚合解聚的动作来控制状态机的转换。聚合机制切换一般是由切换事件触发，这种切换事件可以包括两类：建模相关切换事件，仿真相关切换事件。

建模相关切换事件，是指该切换事件是由建模背景问题产生的，比如，飞机编队与坦克编队之间距离到达作战阈值，那么此时分辨率必须切换，以实现作战；类似的建模相关的切换事件有：比如：实体距离达到一定阈值，人工切换，实体到达某一指定区域，跨分辨率交互事件例如从低分辨率看，坦克排之间可能存在大规模杀伤武器导致的全体歼灭事件。当红方向蓝方发射大规模杀伤武器时，仿真系统中将体现为红方坦克排实体向蓝方坦克排实体发出全体歼灭交互事件，这一事件不仅将导致蓝方坦克排实体的状态切换为灭亡状态，也将导致高分辨率的所有蓝方坦克实体的状态也切换为灭亡状态。此时，全体歼灭事件为跨分辨率交互事件。

仿真相关切换事件，是指该切换事件与模型不相关，而是与仿真的资源相关。比如，当网络资源有限或拥堵时，可以利用聚合以减小网络压力；当网络宽松时，可以利用解聚以提高仿真准确性。比如实体是否满足可聚合/解聚定量指标就是一个很好的切换事件。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。本发明的保护范围仅由随附权利要求书限定。

另外，本发明将所使用的技术术语解释如下：

实体：仿真系统中相对独立的功能单元，如仿真例子中的坦克排实体、坦克实体，以及使用BOM描述后的映射关系实体、分辨率实体和分辨率切换信号实体。

实体模型：仿真系统中各实体的数字模型。

实体对象：实体所对应的实际物理系统的对象，如仿真例子中的坦克排实体，其实体对象则是红/蓝方坦克排。

模型：实体的数学抽象，能够实现为仿真程序进行仿真解算。

实体类型：本发明中主要指映射关系实体、分辨率实体和分辨率切换信号实体等类型。

模型类型：模型的描述方式，本专利中主要为BOM类型，在本发明外还有UML类型、SysML类型等。

Claims

1.一种基于BOM的多实例聚合仿真建模系统，其特征在于，包括：

BOM实体描述模块，用于识别各分辨率的仿真实体对象并进行BOM建模；

聚合一致性描述模块，用于描述多实例聚合过程中各分辨率仿真实体属性间的一致性映射关系；

聚合机制切换描述模块，用于向各BOM状态机里添加分辨率的切换事件。

2.根据权利要求1所述的基于BOM的多实例聚合仿真建模系统，其特征在于，所述BOM实体描述模块还包括以下单元：

识别单元，用于识别仿真空间和模型实体分辨率；

记录单元，用于记录BOM的关键元数据信息；

建模单元，用于按照分辨率的层次建立实体模型BOM。

3.根据权利要求1所述的基于BOM的多实例聚合仿真建模系统，其特征在于，所述聚合一致性描述模块还包括以下单元：

ARVBOM描述单元，用于利用ARVBOM描述映射关系实体、分辨率实体和分辨率切换信号实体；

聚合和解聚单元，用于通过ARVBOM控制聚合和解聚过程。

4.根据权利要求3所述的基于BOM的多实例聚合仿真建模系统，其特征在于，所述聚合和解聚单元还包括：

5.根据权利要求1所述的基于BOM的多实例聚合仿真建模系统，其特征在于，所述切换事件包括建模相关切换事件和仿真相关切换事件。