CN108733898B - 基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法及仿真系统 - Google Patents

基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法及仿真系统 Download PDF

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Abstract

为了解决现有攻防对抗仿真推演结果可参考性差的问题，本发明提供一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法及仿真系统，属于攻防对抗仿真领域，本发明包括：设计及运行体系架构模型，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；对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真。本发明使得攻防对抗模型的可信性有了进一步提高，攻防对抗仿真的结果有了更高参考价值。

Description

基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法及仿真系统
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数据的攻防对抗仿真方法及仿真系统。
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，在攻防对抗的兵力模型中，模型的逻辑缺乏设计和验证手段的问题，仿真推演结果的参考性差。
发明内容
为了解决现有攻防对抗仿真推演结果可参考性差的问题，本发明提供一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法及仿真系统。
本发明的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法，所述方法包括：
S1、设计及运行体系架构模型，所述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；
S2、对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；
S3、将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
S4、利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真。
优选的是，所述S2：
利用动态可执行框架对设计的模型进行运行验证，根据运行时时序图和各个武器系统的状态机图对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化。
优选的是，所述动态可执行框架满足国际可执UML模型标准FUML或者继承自开放式可执行框架OXF标准。
优选的是，所述S3，采用数据转换适配器将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
所述数据转换适配器采用国际通用数据转换接口标准XMI以及基于XML的转换方法实现。
优选的是，所述S1中的体系架构模型满足美国国防部体系架构框架DoDAF标准，体系架构模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。
本发明还提供一种基于体系架构数据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，所述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；还用于对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；
转换模块，用于将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
仿真平台，用于利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真。
优选的是，所述体系架构设计平台，对设计的模型进行运行验证：
利用动态可执行框架对设计的模型进行运行验证，根据运行时时序图和各个武器系统的状态机图对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化。
优选的是，所述动态可执行框架满足国际可执UML模型标准FUML或者继承自开放式可执行框架OXF标准。
优选的是，所述转换模块，采用数据转换适配器将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
所述数据转换适配器采用国际通用数据转换接口标准XMI以及基于XML的转换方法实现。
优选的是，所述体系架构模型满足美国国防部体系架构框架DoDAF标准，体系架构模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。
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，本发明通过DoDAF体系架构模型对兵力模型的功能、逻辑和对外接口进行预先设计和验证，避免了传统攻防对抗兵力模型的功能缺少论证依据，想定逻辑缺乏验证的不足，使得攻防对抗模型的可信性有了进一步提高，攻防对抗仿真的结果有了更高参考价值。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
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。
如图1所示，本实施方式所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法，包括：
S1、设计及运行体系架构模型，所述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；
S2、对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；
S3、将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
S4、利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真。
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，本实施方式通过对体系架构模型的功能、逻辑和对外接口进行预先设计、验证及优化，再将验证及优化后的体系架构数据转换为兵力模型，避免了传统攻防对抗兵力模型的功能缺少论证依据，想定逻辑缺乏验证的不足，使得攻防对抗模型的可信性有了进一步提高，攻防对抗仿真的结果有了更高参考价值。
优选实施例中，S2是利用动态可执行框架对设计的模型进行运行验证，根据运行时时序图和各个武器系统的状态机图对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化。
本实施方式的动态可执行框架满足国际可执UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）模型标准FUML（Foundational UML Subset）或者继承自开放式可执行框架OXF标准。
优选实施例中，S3是采用数据转换适配器将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
本实施方式的数据转换适配器采用国际通用数据转换接口标准XMI以及基于XML的转换方法实现。
优选的是，所述S1中的体系架构模型满足美国国防部体系架构框架DoDAF标准，体系架构模型中的视图元素遵循体系架构描述语言武器装备统一建模平台UPDM（UnifiedPlatformfor Defense Modeling）标准。
具体实施例：
如图2所示，传统的攻防对抗仿真推演直接从作战任务出发，根据战场时空约束建立作战想定并进行推演，兵力模型通过专家经验和类比进行定义，根据工具的不同，有些由脚本编写，有些有特定的编程语言实现。
按照本实施方式的方法，在开始攻防对抗仿真兵力模型的搭建和推演之前，先进行体系功能架构的论证，通过构建能力视图、作战视图以及系统视图等模型要素，论证各个武器系统对作战任务的满足程度，进而得到各个武器系统的组成功能、接口等，这些功能接口经由体系架构标准化验证手段得以验证，最终将其交付给攻防对抗模型进行参考；
根据图1，本实施例的攻防对抗仿真方法：
步骤1：根据作战任务需求，对杀伤链进行分析，进行能力论证，重点解决满足作战的能力要求，获得能力视图；
步骤2：根据定义好的能力视图进行作战能力分析，基于国际通用的ABM（AgentBased Modeling）建模方法构建作战视图，形成完整的作战活动、顺序、状态转换规则。这个阶段不关注单个的武器系统，为了使各个武器系统解耦，防止现有的武器系统影响概念设计；
步骤3：根据步骤2的形成的作战活动、顺序、状态转换规则，定义新添加武器系统的功能和接口，获得武器系统功能逻辑模型，这使得武器系统的功能和接口有来源依据，避免了传统攻防对抗兵力模型来源依据不充分，可信性不高的问题；
步骤4：对步骤3获得的武器系统功能逻辑模型根据国际FUML标准进行运行时检测。确保这些功能的正确性、完整性；
步骤5：将武器系统与活动/能力的关系、武器系统功能、接口以及状态转换规则等体系架构数据通过XML的形式打包生成特定的数据格式，发送给攻防对抗兵力模型；
步骤6：攻防对抗兵力模型将平台接受体系架构数据，根据自身的数据格式，选择一种XML反序列化算法，加工成具体的兵力模型，并对这些兵力模型添加功能上的指标参数；
步骤7：根据这些由体系架构数据生成的兵力模型进行作战想定设计与部署，展开攻防对抗仿真推演，大大提高了模型的可信性，更加高效。
本实施方式还提供一种基于体系架构数据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，所述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；还用于对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；
转换模块，用于将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
仿真平台，用于利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真。
优选实施例中，所述体系架构设计平台，对设计的模型进行运行验证：
利用动态可执行框架对设计的模型进行运行验证，根据运行时时序图和各个武器系统的状态机图对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化。
优选实施例中，所述动态可执行框架满足国际可执UML模型标准FUML或者继承自开放式可执行框架OXF标准。
优选实施例中，所述转换模块，采用数据转换适配器将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
所述数据转换适配器采用国际通用数据转换接口标准XMI以及基于XML的转换方法实现。
优选实施例中，所述体系架构模型满足美国国防部体系架构框架DoDAF标准，体系架构模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。
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 (8)

1.一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、设计及运行体系架构模型，所述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；其中，体系架构模型的设计包括，步骤1：根据作战任务需求，对杀伤链进行分析，进行能力论证，重点解决满足作战的能力要求，获得能力视图；步骤2：根据定义好的能力视图进行作战能力分析，基于国际通用的ABM（Agent BasedModeling）建模方法构建作战视图，形成完整的作战活动、顺序、状态转换规则；步骤3：根据步骤2的形成的作战活动、顺序、状态转换规则，定义新添加武器系统的功能和接口，获得武器系统功能逻辑模型，这使得武器系统的功能和接口有来源依据；
S2、对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；
S3、将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
S4、利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真；其中，所述S2具体为利用动态可执行框架对设计的模型进行运行验证，根据运行时序图和各个武器系统的状态机图对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化。
2.根据权利要求1所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法，其特征在于，所述动态可执行框架满足国际可执行UML模型标准FUML或者继承自开放式可执行框架OXF标准。
3.根据权利要求1所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法，其特征在于，所述S3，采用数据转换适配器将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
所述数据转换适配器采用国际通用数据转换接口标准XMI以及基于XML的转换方法实现。
4.根据权利要求1所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真方法，其特征在于，所述S1中的体系架构模型满足美国国防部体系架构框架DoDAF标准，体系架构模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。
5.一种基于体系架构数据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，所述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；还用于对设计的模型进行运行验证，对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化；其中，体系架构模型的设计包括，步骤1：根据作战任务需求，对杀伤链进行分析，进行能力论证，重点解决满足作战的能力要求，获得能力视图；步骤2：根据定义好的能力视图进行作战能力分析，基于国际通用的ABM（Agent Based Modeling）建模方法构建作战视图，形成完整的作战活动、顺序、状态转换规则；步骤3：根据步骤2的形成的作战活动、顺序、状态转换规则，定义新添加武器系统的功能和接口，获得武器系统功能逻辑模型，这使得武器系统的功能和接口有来源依据；
转换模块，用于将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
仿真平台，用于利用攻防对抗兵力模型进行想定编辑和兵力部署，进行攻防对抗仿真；其中，所述体系架构设计平台，对设计的模型进行运行验证为利用动态可执行框架对设计的模型进行运行验证，根据运行时序图和各个武器系统的状态机图对各个武器系统的功能组成、接口关系和运行逻辑进行验证和优化。
6.根据权利要求5所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真系统，其特征在于，所述动态可执行框架满足国际可执行UML模型标准FUML或者继承自开放式可执行框架OXF标准。
7.根据权利要求5所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真系统，其特征在于，所述转换模块，采用数据转换适配器将验证及优化后的武器系统对应的数据转换为攻防对抗兵力模型；
所述数据转换适配器采用国际通用数据转换接口标准XMI以及基于XML的转换方法实现。
8.根据权利要求5所述的一种基于体系架构数据的攻防对抗仿真系统，其特征在于，所述体系架构模型满足美国国防部体系架构框架DoDAF标准，体系架构模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。
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