CN108733897B - 基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统及仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能实现多个武器系统进行交互仿真，提高了仿真推演结果的可参考性的基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统及仿真方法，属于攻防对抗仿真领域。本发明利用体系架构设计平台设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；利用攻防对抗推演平台构建作战想定，为体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，根据构建的作战想定，兵力模型与体系架构模型数据交互，进行推演，在推演过程中，输出作战中产生的事件；体系架构设计平台利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型。

Description

基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统及仿真方法

技术领域

本发明属于攻防对抗仿真领域，具体涉及一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统及仿真方法。

背景技术

在对新武器系统进行参数指标设计时，攻防对抗仿真是重要的手段之一，然而随着现代战争的发展以及武器论证方法的进步，传统意义的攻防对抗仿真方法和系统都出现了局限性，这表现在：原有攻防对抗仿真中的武器系统较为简单，涉及的作战体系也较为简单，针对武器系统的建模工具和作战系统建模的工具更加注重单个武器的性能在某个作战系统中的作用。随着信息技术和武器系统的发展，各个武器系统之间的交联关系越来越复杂，武器系统之间的接口关系也越来越复杂，多个武器系统在具体作战环境中的关系也都不一样，传统的攻防对抗仿真兵力模型（由武器系统构成）并不能仿真出多个武器系统交互关系，以致于降低了仿真推演结果的可参考性。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种能实现多个武器系统进行交互仿真，提高了仿真推演结果的可参考性的基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统及仿真方法。

本发明的一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统，所述系统包括：

体系架构设计平台，用于设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

攻防对抗推演平台，用于结合作战任务构建作战想定，根据体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，所述兵力模型与武器系统的运行相关联，根据构建的作战想定，兵力模型进行推演，在推演过程中，将作战中产生的事件发送至体系架构设计平台；

所述体系架构设计平台，还用于利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型。

优选的是，所述体系架构设计平台，还用于对体系架构模型进行动态运行验证，保证所述体系架构模型的完整性和有效性。

优选的是，所述仿真系统还包括联合仿真控制平台；

所述联合仿真控制平台，用于根据仿真交互关系配置表控制武器系统与相应的兵力模型交互数据和指令，实现协同仿真；

所述仿真交互关系配置表表示武器系统与兵力模型的配置关系。

优选的是，所述仿真系统还包括协同仿真软总线，用于实现体系架构设计平台与攻防对抗推演平台的交互，交互接口为国际联合仿真标准的功能模拟接口FMI。

优选的是，所述体系架构设计平台采用武器装备统一建模平台UPDM模型实现，所述攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK物理模型实现。

本发明还提供一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真方法，所述方法包括：

体系架构设计步骤，用于设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

攻防对抗推演步骤，用于结合作战任务构建作战想定，根据体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，所述兵力模型与武器系统的运行相关联，根据构建的作战想定，兵力模型进行推演，在推演过程中，将作战中产生的事件发送至体系架构模型；

所述体系架构设计步骤，还用于利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型。

优选的是，所述体系架构设计步骤，还用于对体系架构模型进行动态运行验证，保证所述体系架构模型的完整性和有效性。

优选的是，所述仿真方法还包括：

所述联合仿真控制步骤，用于根据仿真交互关系配置表控制武器系统与相应的兵力模型交互数据和指令，实现协同仿真；

所述仿真交互关系配置表表示武器系统与兵力模型的配置关系。

优选的是，所述仿真方法还包括交互数据转换步骤，用于将武器系统与兵力模型输入输出的书库及指令转换为国际联合仿真标准的功能模拟接口FMI数据。

优选的是，所述体系架构设计步骤采用武器装备统一建模平台UPDM模型实现，所述攻防对抗推演步骤采用卫星工具包STK物理模型实现。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明的有益效果在于，本发明将典型的作战概念描述，分解不同作战模式下的系统流程，提取、固化交战规则与战术行为，将其转化为体系架构模型，体系架构模型根据交战规则与战术行为定义各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑，为武器系统配置兵力模型，利用兵力模型进行推演作战想定，武器系统将运行逻辑和指令发送至兵力模型，兵力模型将作战中产生的事件发送至体系架构模型的武器系统，兵力模型与武器系统实现协同交互，提高了仿真推演结果的可信度及可参考性，为武器系统顶层论证提供了更好的理论依据。

同时本发明对体系架构模型进行动态运行验证，实现借助作战概念仿真环境对作战知识进行验证和确认。

本发明数据交互满足FMI国际仿真标准，因此对于任意的满足FMI标准的体系架构仿真数据和攻防对抗仿真数据来说是通用的。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明实施例的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本实施方式所述的一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统，包括：

体系架构设计平台，用于设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

本实施方式的体系架构设计平台将典型的作战概念描述，分解不同作战模式下的流程，提取、固化交战规则与战术行为，将其转换为各武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

攻防对抗推演平台，用于结合作战任务构建作战想定，根据体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，所述兵力模型与武器系统的运行相关联，根据构建的作战想定，兵力模型进行推演，在推演过程中，将作战中产生的事件发送至体系架构设计平台；

所述体系架构设计平台，还用于利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型。

本实施方式的攻防对抗推演平台用于构建作战想定，为武器系统配置兵力模型；兵力模型与武器系统交互数据：体系架构模型运行其逻辑部分，通过攻防对抗推演平台给出的实时的作战事件来判断逻辑走向，转换成武器系统的命令发送给兵力模型。兵力模型接收体系架构模型发出的各种逻辑信息和指令，执行推演，并根据自身的逻辑得出任一时刻产生的作战事件。

优选实施例中，本实施方式的体系架构设计平台，还用于对体系架构模型进行动态运行验证，保证所述体系架构模型的完整性和有效性。

本实施方式论证武器系统的顶层功能、接口以及运行逻辑；然后对体系架构模型进行基于事件驱动的测试，验证该体系架构模型的完整性和有效性。

优选实施例中，本实施方式的仿真系统还包括联合仿真控制平台，用于根据仿真交互关系配置表控制武器系统与相应的兵力模型交互数据和指令，实现协同仿真；

本实施方式的仿真交互关系配置表表示武器系统与兵力模型的配置关系。

本实施方式的联合仿真控制平台能够接收体系架构模型和兵力模型发出的数据和指令，并通过仿真交互关系配置表将各种数据发送到需要该数据的模型中。

优选实施例中，本实施方式还包括协同仿真软总线，用于实现体系架构设计平台与攻防对抗推演平台的交互，交互接口为国际联合仿真标准的功能模拟接口FMI。

本实施方式将各个模型的输入输出数据通过算法转换成为标准FMI国际仿真标准格式。因此对于任意的满足FMI标准的体系架构仿真数据和攻防对抗仿真数据来说是通用的。

优选实施例中，本实施方式的体系架构设计平台采用武器装备统一建模平台UPDM（Unified Platformfor Defense Modeling）模型实现，所述攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK（Systems Tool Kit）物理模型实现。系统满足美国国防部体系架构框架DoDAF。

具体实施例：

如图1和图2所示，本实施例包括体系架构设计平台、攻防对抗推演平台、协同仿真软总线和联合仿真控制平台，体系架构设计平台采用武器装备统一建模平台UPDM模型实现，包括体系架构设计模块和逻辑自洽验证模块；攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK物理模型实现，包括作战仿真推演模块和作战想定设计模块；

本实施方式加入了体系架构模型进行攻防对抗仿真推演，基本流程：

首先体系架构设计模块基于典型任务及场景进行体系架构模型设计；

逻辑自洽验证模块论证武器系统的顶层功能、接口关系以及运行逻辑等内容，及对该体系架构模型进行基于事件驱动的测试，验证该体系架构的完整性和有效性；

作战想定设计模块根据验证后的体系架构模型构建作战想定；

作战仿真推演模块根据该体系架构模型的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，根据作战想定，进行推演；

在进行攻防对抗仿真过程时，需将体系架构设计平台、攻防对抗推演平台通过协同仿真软总线进行数据互联互通。通过联合仿真控制平台的控制和协同仿真软总线实现体系架构设计模块和作战仿真推演模块的数据交互，将体系架构模型和兵力模型进行联合仿真，确保攻防对抗推演是严格遵守体系架构逻辑的。数据交互的过程为：

体系架构模型运行其中的逻辑部分，通过兵力模型给出的实时的战场事件来判断逻辑走向，并将武器系统的命令通过总线发送给兵力模型。兵力模型接收来自总线上的由体系架构模型发出的各种逻辑信息和指令，并执行推演，并根据自身的算法逻辑得出任一时刻产生的作战事件。二者的交互过程由联合仿真控制平台控制，数据的接口满足国际联合仿真标准FMI，这样，通过事件消息的相互传递，将体系架构设计平台中关于各个武器系统的状态机与攻防对抗推演平台内的兵力进行实时同步。在仿真运行的过程中，利用攻防对抗推演平台将体系架构模型中的双方放入战场时空中进行数据交互，从而验证作战时序和作战规则。

本实施方式仿真推演的实际场景包括四个演示界面，第一个是体系架构设计平台中运行的DoDAF体系架构模型，第二个演示界面是攻防对抗推演平台中的二维战场态势，第三个演示界面是协同仿真软总线的配置和监视界面，第私个演示界面是攻防对抗仿真的控制界面。

整个仿真过程中，DoDAF体系架构模型向软总线上发布作战指控命令，控制各个武器系统的状态推进，同时驱动攻防对抗仿真推演工具中的兵力模型进行相应的行为，从而推进整个仿真。

本实施方式还提供一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真方法，包括：

体系架构设计步骤，用于设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

攻防对抗推演步骤，用于结合作战任务构建作战想定，根据体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，所述兵力模型与武器系统的运行相关联，根据构建的作战想定，兵力模型进行推演，在推演过程中，将作战中产生的事件发送至体系架构模型；

所述体系架构设计步骤，还用于利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型。

优选实施例中，本实施方式的体系架构设计步骤，还用于对体系架构模型进行动态运行验证，保证所述体系架构模型的完整性和有效性。

优选实施例中，本实施方式的还包括：

所述联合仿真控制步骤，用于根据仿真交互关系配置表控制武器系统与相应的兵力模型交互数据和指令，实现协同仿真；

仿真交互关系配置表表示武器系统与兵力模型的配置关系。

优选实施例中，本实施方式的还包括交互数据转换步骤，用于将武器系统与兵力模型输入输出的书库及指令转换为国际联合仿真标准的功能模拟接口FMI数据。

优选实施例中，本实施方式的体系架构设计步骤采用武器装备统一建模平台UPDM模型实现，所述攻防对抗推演步骤采用卫星工具包STK物理模型实现。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (6)

1.一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统，其特征在于，所述系统包括：

体系架构设计平台，用于设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

攻防对抗推演平台，用于结合作战任务构建作战想定，为体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，所述兵力模型与武器系统的运行相关联，根据构建的作战想定，兵力模型接收来自协同仿真软总线上的由体系架构模型发出的逻辑信息和指令进行推演，在推演过程中，将作战中产生的事件发送至体系架构设计平台，通过事件消息的相互传递，将体系架构设计平台中关于各个武器系统的状态机与攻防对抗推演平台内的兵力进行实时同步；

所述体系架构设计平台，还用于利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型；

联合仿真控制平台，用于根据仿真交互关系配置表控制武器系统与相应的兵力模型交互数据和指令，实现协同仿真；所述仿真交互关系配置表表示武器系统与兵力模型的配置关系；

协同仿真软总线，用于实现体系架构设计平台与攻防对抗推演平台的交互，交互接口为国际联合仿真标准的功能模拟接口FMI。

2.根据权利要求1所述的一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统，其特征在于，所述体系架构设计平台，还用于对体系架构模型进行动态运行验证，保证所述体系架构模型的完整性和有效性。

3.根据权利要求2所述的一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真系统，其特征在于，所述体系架构设计平台采用武器装备统一建模平台UPDM模型实现，所述攻防对抗推演平台采用卫星工具包STK物理模型实现。

4.一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

体系架构设计步骤，用于设计及运行体系架构模型，该体系架构模型用于定义作战业务需求下各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑；

攻防对抗推演步骤，用于结合作战任务构建作战想定，为体系架构模型中的武器系统配置攻防对抗中的兵力模型，所述兵力模型与武器系统的运行相关联，根据构建的作战想定，兵力模型接收来自协同仿真软总线上的由体系架构模型发出的逻辑信息和指令进行推演，在推演过程中，将作战中产生的事件发送至体系架构模型；

所述体系架构设计步骤，还用于利用所述武器系统的运行逻辑对所述作战中产生的事件进行判断，获得的运行命令发送至攻防对抗推演平台的兵力模型；

联合仿真控制步骤，用于根据仿真交互关系配置表控制武器系统与相应的兵力模型交互数据和指令，实现协同仿真；

仿真方法还包括交互数据转换步骤，用于将武器系统与兵力模型输入输出的书库及指令转换为国际联合仿真标准的功能模拟接口FMI数据。

5.根据权利要求4所述的一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真方法，其特征在于，所述体系架构设计步骤，还用于对体系架构模型进行动态运行验证，保证所述体系架构模型的完整性和有效性。

6.根据权利要求5所述的一种基于体系架构模型的攻防对抗仿真方法，其特征在于，

所述体系架构设计步骤采用武器装备统一建模平台UPDM模型实现，所述攻防对抗推演步骤采用卫星工具包STK物理模型实现。

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