CN111814306B - 一种城市异构仿真系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种城市异构仿真系统，用以实现城市仿真时各仿真系统之间的统一，共享一个虚拟城市空间。城市异构仿真系统，包括：虚拟验证环境模块、城市基础仿真系统和民众意识引导仿真系统，其中，虚拟验证环境模块，用于将虚拟环境信息发送至城市基础仿真系统和民众意识引导仿真系统，并接收城市基础仿真系统发送的第一状态信息和民众意识引导仿真系统发送的第二状态信息，基于第一状态信息和第二状态信息进行城市行动仿真与验证；城市基础仿真系统，用于根据虚拟环境信息仿真城市基础设施的第一状态信息；民众意识引导仿真系统，用于根据虚拟环境信息仿真民众意识形态的第二状态信息。

Description

一种城市异构仿真系统
技术领域
本发明涉及城市仿真领域，尤其涉及一种城市异构仿真系统。
背景技术
未来城市行动仿真系统是一套复杂的大型仿真系统，不仅需要仿真出城市自然地形地貌、植被河流等自然特征，也需要仿真出城市建筑、道路轨道交通、水电气等生活基础设施，同时还需要仿真在城市战场环境中发生的常规行动、民众的意识形态及其相互之间的影响。
由于系统中所仿真的城市要素种类众多，涉及不同的科学领域，这些仿真要素都采用各自领域的仿真工具和平台，无法满足城市仿真的需求，因此，目前亟需一种仿真系统，以实现各仿真要素之间的统一。
发明内容
本发明实施例提供一种城市异构仿真系统，用以实现城市仿真时各仿真系统之间的统一，共享一个虚拟城市空间。
本发明实施例提供的城市异构仿真系统，包括：虚拟验证环境模块、城市基础仿真系统和民众意识引导仿真系统，其中，
虚拟验证环境模块，通过高层体系结构HLA协议及基础服务支持框架RTI协议与城市基础仿真系统和民众意识引导仿真系统进行数据交互，用于将虚拟环境信息发送至城市基础仿真系统和民众意识引导仿真系统，并接收城市基础仿真系统发送的第一状态信息和民众意识引导仿真系统发送的第二状态信息，基于第一状态信息和第二状态信息进行城市行动仿真与验证；
城市基础仿真系统，用于接收虚拟验证环境模块发送的虚拟环境信息，根据虚拟环境信息仿真城市基础设施的第一状态信息，并将第一状态信息发送至虚拟验证环境模块；
民众意识引导仿真系统，用于接收虚拟验证环境模块发送的虚拟环境信息，根据虚拟环境信息仿真民众意识形态的第二状态信息，并将第二状态信息发送至虚拟验证环境模块。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，虚拟验证环境模块，包括：服务器、想定编辑系统、导调控制系统、仿真可视化系统、军事行动仿真系统、以及试验评估系统，其中，想定编辑系统、导调控制系统、仿真可视化系统、以及军事行动仿真系统之间基于分布式通信协议进行数据交互，服务器通过HLA协议及RTI协议与试验评估系统和城市基础仿真系统进行数据交互。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，虚拟环境信息，包括以下一种或多种：想定编辑系统提供的想定信息、导调控制系统提供的导调控制信息和军事行动仿真系统提供的毁伤信息。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，系统还包括：战术行动智能决策仿真系统，与军事行动仿真系统通过进程间通信模式进行数据交互，用于接收军事行动仿真系统发送的实体状态信息，基于实体状态信息仿真城市行动决策信息，并将行动决策信息发送至军事行动仿真系统。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，实体状态信息，包括以下一种或多种：战场环境信息、位置信息、速度信息、装备弹药余量信息、装备油料余量信息以及装备毁伤状态信息。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，行动决策信息，包括以下一种或多种：人员机动信息、人员射击信息、装备机动信息、装备射击信息、以及协同命令信息。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，城市基础仿真系统，包括以下一种或多种：城市电力仿真系统、城市水管网仿真系统、城市道路交通仿真系统、以及城市轨道交通仿真系统，城市电力仿真系统、城市水管网仿真系统、城市道路交通仿真系统、以及城市轨道交通仿真系统通过HLA协议及RTI协议与服务器进行数据交互。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，第一状态信息，包括以下一种或多种：城市电力仿真系统提供的电网状态信息和电网维修信息、城市水管网系统提供的供水状态信息、城市道路交通仿真系统提供的路网信息、以及城市轨道交通仿真系统提供的地铁信息。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的城市异构仿真系统中，第二状态信息，包括以下一种或多种：舆情态势信息和舆情对物理域的影响信息。
本发明实施例提供的城市异构仿真系统的有益效果如下：
本发明实施例提供的城市异构仿真系统，其包括虚拟验证环境模块和城市基础仿真系统，虚拟验证环境模块和城市基础仿真系统通过HLA协议及RTI协议进行数据交互，通过构建本发明实施例提供的城市异构仿真系统，与现有技术相比，一方面，能够实现城市仿真中各仿真要素的统一，另一方面，该城市异构仿真系统结合HLA协议/RTI协议和进程间通信两种技术体制的长处，对于紧耦合的要素仿真之间采用进程间通信的方式，对于松耦合的要素仿真之间采用HLA协议/RTI协议技术通信，解决了城市仿真系统集成时空一致等问题，实现了城市仿真系统的推演目标，并且为今后分布式复杂城市环境对抗仿真，分布式模拟训练系统集成，训练数据挖掘，提供了技术支持。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1为本发明实施例提供的一种城市异构仿真系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的城市电力仿真系统和虚拟验证环境模块数据交互的示意图；
图3为本发明实施例提供的城市水管网仿真系统、城市道路交通仿真系统、以及城市轨道交通仿真系统三者和虚拟验证环境模块数据交互的示意图；
图4为本发明实施例提供的民众意识引导仿真系统和虚拟验证环境模块数据交互的示意图；
图5为本发明实施例提供的战术行动智能决策仿真系统和虚拟验证环境模块数据交互的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种城市异构仿真系统，其包括：虚拟验证环境模块10、城市基础仿真系统20和民众意识引导仿真系统30。
虚拟验证环境模块10，通过高层体系结构(High Level rchitecture，HLA)协议及基础服务支持框架(Run Time Infrastructure，RTI)协议与城市基础仿真系统20和民众意识引导仿真系统30进行数据交互，用于将虚拟环境信息发送至城市基础仿真系统20和民众意识引导仿真系统30，并接收城市基础仿真系统20发送的第一状态信息和民众意识引导仿真系统30发送的第二状态信息，基于第一状态信息和第二状态信息进行城市行动仿真与验证。
城市基础仿真系统20，用于接收虚拟验证环境模块10发送的虚拟环境信息，根据虚拟环境信息仿真城市基础设施的第一状态信息，并将第一状态信息发送至虚拟验证环境模块10。
民众意识引导仿真系统30，用于接收虚拟验证环境模块10发送的虚拟环境信息，根据虚拟环境信息仿真民众意识形态的第二状态信息，并将第二状态信息发送至虚拟验证环境模块10。
在一种可能的实施方式中，虚拟验证环境模块10，包括：服务器101、想定编辑系统102、导调控制系统103、仿真可视化系统104、军事行动仿真系统105、以及试验评估系统106，其中，想定编辑系统102、导调控制系统103、仿真可视化系统104、以及军事行动仿真系统105之间基于分布式通信协议进行数据交互，服务器101通过HLA协议及RTI协议与试验评估系统106和城市基础仿真系统20进行数据交互。
在一种可能的实施方式中，虚拟环境信息，包括以下一种或多种：想定编辑系统102提供的想定信息、导调控制系统103提供的导调控制信息和军事行动仿真系统105提供的毁伤信息。
在一种可能的实施方式中，系统还包括：战术行动智能决策仿真系统40，与军事行动仿真系统105通过进程间通信模式进行数据交互，用于接收军事行动仿真系统105发送的实体状态信息，基于实体状态信息仿真城市行动决策信息，并将行动决策信息发送至军事行动仿真系统105。
在一种可能的实施方式中，实体状态信息，包括以下一种或多种：战场环境信息、位置信息、速度信息、装备弹药余量信息、装备油料余量信息以及装备毁伤状态信息。
在一种可能的实施方式中，行动决策信息，包括以下一种或多种：人员机动信息、人员射击信息、装备机动信息、装备射击信息、以及协同命令信息。
在一种可能的实施方式中，城市基础仿真系统20，包括以下一种或多种：城市电力仿真系统201、城市水管网仿真系统202、城市道路交通仿真系统203、以及城市轨道交通仿真系统204，城市电力仿真系统201、城市水管网仿真系统202、城市道路交通仿真系统203、以及城市轨道交通仿真系统204通过HLA协议及RTI协议与服务器101进行数据交互。
在一种可能的实施方式中，第一状态信息，包括以下一种或多种：城市电力仿真系统201提供的电网状态信息和电网维修信息、城市水管网系统202提供的供水状态信息、城市道路交通仿真系统203提供的路网信息、以及城市轨道交通仿真系统204提供的地铁信息。
在一种可能的实施方式中，第二状态信息，包括以下一种或多种：舆情态势信息和舆情对物理域的影响信息。
本发明实施例提供的城市异构仿真系统，其包括虚拟验证环境模块和城市基础仿真系统，虚拟验证环境模块和城市基础仿真系统通过HLA协议及RTI协议进行数据交互，通过构建本发明实施例提供的城市异构仿真系统，与现有技术相比，一方面，能够实现城市仿真中各仿真要素的统一，另一方面，该城市异构仿真系统结合HLA协议/RTI协议和进程间通信两种技术体制的长处，对于紧耦合的要素仿真之间采用进程间通信的方式，对于松耦合的要素仿真之间采用HLA协议/RTI协议技术通信，解决了城市仿真系统集成时空一致等问题，实现了城市仿真系统的推演目标，并且为今后分布式复杂城市环境对抗仿真，分布式模拟训练系统集成，训练数据挖掘，提供了技术支持。
具体实施时，采用HLA/RTI仿真技术体制实现城市电力仿真系统和虚拟验证环境模块的集成。如图2所示，在仿真初始化阶段，想定编辑系统向城市电力仿真系统发送想定信息；在仿真运行阶段，导调控制系统实时发布仿真控制信息，军事行动仿真系统实时发布行动对电力设施的毁伤信息，城市电力仿真系统实时更新电网的状态和电网维修信息，并将城市电力状况通过仿真可视化系统展现。其具体信息交互表如下表1所示。
Figure BDA0002523468470000061
Figure BDA0002523468470000071
表1
具体实施时，采用HLA/RTI仿真技术体制实现城市水管网仿真系统、城市道路交通仿真系统、以及城市轨道交通仿真系统三者和虚拟验证环境模块的集成。如图3所示，在仿真初始化阶段，想定编辑系统向城市道路交通仿真系统、城市轨道交通仿真系统和城市水管网仿真系统发送节点和路段重要性指标信息；在仿真运行阶段，导调控制系统实时发布仿真控制信息，军事行动仿真系统实时发布行动对路网地铁和供水设施的轰炸信息，城市道路交通仿真系统、城市轨道交通仿真系统和城市水管网仿真系统实时更新路网、地铁、供水的状态，并将全网信息及分析结果发送至仿真可视化系统展现。其具体信息交互表如下表2所示。
Figure BDA0002523468470000072
Figure BDA0002523468470000081
表2
具体实施时，采用HLA/RTI仿真技术体制实现民众意识引导仿真系统和虚拟验证环境模块的集成。如图4所示，在仿真初始化阶段，想定编辑系统向民众意识引导仿真系统发送想定信息；在仿真运行阶段，导调控制系统实时发布仿真控制信息，导调控制系统实时发布重大事件信息，军事行动仿真系统实时发布行动对城市战场人员设施的毁伤信息，民众意识引导仿真系统实时更新舆情态势信息、反馈舆情对物理域的影响，并在仿真可视化系统中展现，民众意识引导仿真系统推送反制措施供导调控制系统决策，导调控制系统做出选择后返回到民众意识引导仿真系统中。其具体信息交互表如下表3所示。
Figure BDA0002523468470000091
Figure BDA0002523468470000101
表3
具体实施时，采用进程间通信模式实现战术行动智能决策仿真系统和虚拟验证环境模块的集成。如图5所示，在仿真初始化阶段，想定编辑系统向战术行动智能决策仿真系统发送想定信息；在仿真运行阶段，导调控制系统实时发布导调控制信息，战术行动智能决策仿真系统实时向军事行动仿真系统发布各种人员机动、装备机动、人员射击、装备射击、以及协同命令等信息，军事行动仿真系统实时向战术行动智能决策仿真系统发送实体状态信息。其具体信息交互表如下表4所示。
Figure BDA0002523468470000102
Figure BDA0002523468470000111
表4
实际应用中，通过FOM模型定义了仿真运行时，各个仿真应用程序之间交换的数据，在RTI运行时，需要读取FOM模型的子集fed(FormEdik Form Data，一种文件格式)文件。fed文件定义了各交互名称和参数的名称、类型和含义，定义了各对象名称和属性的名称、类型和含义。具体fed文件如下表5所示。
Figure BDA0002523468470000112
Figure BDA0002523468470000121
Figure BDA0002523468470000131
Figure BDA0002523468470000141
表5
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种城市异构仿真系统，其特征在于，所述系统包括：虚拟验证环境模块、城市基础仿真系统和民众意识引导仿真系统，其中，
所述虚拟验证环境模块，通过高层体系结构HLA协议及基础服务支持框架RTI协议与所述城市基础仿真系统和所述民众意识引导仿真系统进行数据交互，用于将虚拟环境信息发送至所述城市基础仿真系统和所述民众意识引导仿真系统，并接收所述城市基础仿真系统发送的第一状态信息和所述民众意识引导仿真系统发送的第二状态信息，基于所述第一状态信息和所述第二状态信息进行城市行动仿真与验证；
所述城市基础仿真系统，用于接收所述虚拟验证环境模块发送的虚拟环境信息，根据所述虚拟环境信息仿真城市基础设施的第一状态信息，并将所述第一状态信息发送至所述虚拟验证环境模块；
所述民众意识引导仿真系统，用于接收所述虚拟验证环境模块发送的虚拟环境信息，根据所述虚拟环境信息仿真民众意识形态的第二状态信息，并将所述第二状态信息发送至所述虚拟验证环境模块；
所述虚拟验证环境模块，包括：服务器、想定编辑系统、导调控制系统、仿真可视化系统、军事行动仿真系统、以及试验评估系统，其中，所述想定编辑系统、所述导调控制系统、所述仿真可视化系统、以及所述军事行动仿真系统之间基于分布式通信协议进行数据交互，所述服务器通过HLA协议及RTI协议与所述试验评估系统和所述城市基础仿真系统进行数据交互；
所述虚拟环境信息，包括：所述想定编辑系统提供的想定信息、所述导调控制系统提供的导调控制信息和所述军事行动仿真系统提供的毁伤信息；
所述城市基础仿真系统，包括以下一种或多种：城市电力仿真系统、城市水管网仿真系统、城市道路交通仿真系统、以及城市轨道交通仿真系统，所述城市电力仿真系统、所述城市水管网仿真系统、所述城市道路交通仿真系统、以及所述城市轨道交通仿真系统通过HLA协议及RTI协议与所述服务器进行数据交互；
所述第一状态信息，包括：所述城市电力仿真系统提供的电网状态信息和电网维修信息、所述城市水管网系统提供的供水状态信息、所述城市道路交通仿真系统提供的路网信息、以及所述城市轨道交通仿真系统提供的地铁信息；
所述第二状态信息，包括：舆情对物理域的影响信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：战术行动智能决策仿真系统，与所述军事行动仿真系统通过进程间通信模式进行数据交互，用于接收所述军事行动仿真系统发送的实体状态信息，基于所述实体状态信息仿真城市行动决策信息，并将所述行动决策信息发送至所述军事行动仿真系统。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述实体状态信息，包括以下一种或多种：战场环境信息、位置信息、速度信息、装备弹药余量信息、装备油料余量信息以及装备毁伤状态信息。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述行动决策信息，包括以下一种或多种：人员机动信息、人员射击信息、装备机动信息、装备射击信息、以及协同命令信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二状态信息，还包括：舆情态势信息。
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