CN112132713A - 基于分层交互构件技术的模训通用平台和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于分层交互构件技术的模训通用平台，包括数据资源组件、平台模型组件、平台支撑组件、平台应用组件；数据资源用于数据存储及交换，并对模训通用平台所用的数据标准进行规范；平台模型组件用于实现高分辨率模训建模；平台支撑组件分为运行支撑构件和公共支撑构件，共同构成模训平台的两组底层核心构件库；平台应用组件为指挥训练和模训实验的模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个应用阶段提供全流程的业务功能支撑。本发明还公开了一种利用上述平台进行模拟训练的方法，步骤包括模训规划、模训准备、模训运行和分析评估。本发明具有框架适用性和灵活性好、构件复用性好、框架可扩展性的优点。

Description

基于分层交互构件技术的模训通用平台和方法

技术领域

本发明属于一种模拟训练技术领域，具体涉及一种基于分层交互构件技术的模训通用平台和方法。

背景技术

早期的模拟训练平台往往针对单一特定用户定制开发，仅管功能差异不大，却无法有效复用。各个平台是相互独立的，且其功能业务越复杂，所包含的模块就越庞大，平台开发的难度也就越大，一旦出现问题，很难对故障点进行快速定位和修复。在此背景下，采用构件技术实现平台复用，采用可组装的方式生产平台，成为模拟训练平台开发的发展方向。分层交互构件技术以面向对象技术为基础，结合平台体系分层架构，将对象(包括属性和方法)封装成一个规范的、标准的、可以方便地被构件容器所操纵和使用的整体，使其成为一个通用、高效的平台部件。

基于构件技术的平台技术已成为研究的热点。美国和日本等发达国家都非常重视构件技术的应用，并开发了许多基于构件技术的平台，也已经有不少平台企业采用构件技术生产平台。美国军方与政府资助的项目中，已建立了若干构件库平台，如CARDS，ASSET，DSRS等。在国内，构件技术的应用也取得了许多不错成果，如杨芙清院士主持的国家重点科技攻关项目青鸟工程，重点研究了平台的工业化生产流程和平台复用的相关技术，并己应用于多个实际工程。

在国内模训平台领域，分层交互构件技术的应用几乎空白。分层开放式平台能很好的解决当前模训平台设计中所存在的重用性、扩展性差等问题。同时，以构件技术为核心的平台复用技术的进步，为分层开放式平台的实现提供了技术支持，使得开放式模训平台的开发成为一条可行的技术路线。

网络交互功能在当今移动平台中的应用是十分广泛的，而其内部实现的方式基本相同，因此从平台工程、平台重用的角度出发，设计一个通用的网络交互构件是非常必要的。

发明内容

针对现有模训通用平台缺乏可重用性以及可扩充能力差的问题，结合层次体系结构特点和面向构件的平台开发优势，本发明公开了一种基于分层交互构件技术的模训通用平台，包括数据资源组件、平台模型组件、平台支撑组件、平台应用组件。

数据资源用于数据存储及交换，并对模训通用平台所用的数据标准进行规范，数据资源组件包括数据字典、模训基础数据库、模训过程数据库、分析评估数据库、军事规则数据库、标准规范文档资料等。

平台模型组件用于实现高分辨率模训建模，包括组件开发构件、模型装配构件、模型验证构件、模型存储构件和保障力量模型等。在模训运行过程中，通过保障力量模型与各构件的交互作用，实现模训通用平台的模型服务。

平台支撑组件分为运行支撑构件和公共支撑构件，共同构成模训平台的两组底层核心构件库，其中运行支撑构件包括实验设计构件、仿真建模构件、仿真运行构件、并行通信构件、GIS展示构件和GIS引擎构件；公共支撑构件包括想定编辑构件、文电管理构件、军事标绘构件、三维渲染构件、即时通讯构件和平台监控构件。

平台应用组件是由基于模训平台支撑服务、工具和定制开发的插件和构件组成，包括训练管理构件、训练规划构件、导调控制构件、综合态势构件、指挥作业构件、模训推演构件和分析评估构件等七个分平台级构件。平台应用组件为指挥训练和模训实验的模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个应用阶段提供全流程的业务功能支撑。

所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，其中所包含的构件，其注册与运行过程，具体包括：

模训通用平台启动时，首先加载构件配置文件，同时遍历配置文件，读取所有构件的配置信息，包含构件ID、构件名称、基本描述、存档路径等；然后把构件对应的动态库加载到模训通用平台；再通过模训通用平台提供的注册接口，实现对构件的登记注册。构件成功登记注册之后，才能被平台正常运行调用。完成登记注册之后，构件通过订阅事件来处理具体的业务逻辑。

所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，其中所包含的构件，其编码实现过程，具体为：

构件的编码实现包括代码实现和验证发布；代码实现包含继承平台构件接口、初始化接口函数、加载构件和编译源代码四个步骤；验证发布包含检查动态库、添加构件配置、构件验证与发布三个步骤。

一种利用所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，进行模拟训练的方法，其步骤包括模训规划、模训准备、模训运行和分析评估。

模训规划步骤，确定训练目标并制定训练计划和实施方案。明确训练目标是明确训练达到的指标和要求，选择影响指标的因子以及因子的变动范围。制定训练计划，包括总体框架设计、数据资源需求、设备需求等，训练实施方案规定了实施模拟训练的步骤和方法。

模训准备步骤，完成数据收集、模型开发、想定设计、实验设计、评估方案制定、态势文件生成等。数据收集包括收集地理环境、气象环境、人文环境、部队编制、作战条例、作战能力指标和参数性能等数据。模型开发根据作战想定成果，确定参与训练的各作战实体，利用收集的各类数据补充完善仿真模型，经过测试验证导入保障力量模型。想定设计在模型和战场环境支持下，利用标准军标图库，进行保障资源配置、确定不同作战环境下作战任务的时间、参数和战术动作信息，生成模拟仿真所需的想定文件。实验设计完成模训运行方案设计，对想定运行样本数据进行规划，生成模训方案文件。评估方案制定，根据模训需要关注的各项指标和参数，建立评估指标体系和评估方案。态势文件生成是完成模训的席位分配和平台部署，加载想定文件，生成初始态势文件。

模训运行步骤，在导调控制构件和平台支撑组件的支持下，开始模训方案运行，导调控制构件对模训过程实施控制，包括模训进程启动、进程暂停、进程继续、进程停止，综合态势构件实时显示综合态势和动态信息，仿真推演构件实时记录模训过程中产生机动、战损、消耗、保障等各种运行数据，导调控制构件实时接收和显示各状态信息。

分析评估步骤，是在模训运行结束后，调用记录数据复现模训运行过程，实现训练态势展示。利用采集到的数据建立评估指标体系，按照评估流程，对信息获取、资源消耗、保障效果等进行分析与评估；以图形、表格、文字等多种方式给出评估结果，对指挥过程中的筹划组织、指挥控制、保障力量应用能力进行分析评估，同时可对影响作战的地理环境、电磁环境、气象环境等影响因素进行分析评估。

本发明整合了分层架构和基于构建开发技术的优点，提出了模拟训练领域的通用框架平台，明确了不同平台构件的体系结构、交互关系和实现管理，详细描述了基于框架的UI构件编码实现方法，与现有技术相比具有如下优点：

1)框架适用性好：将模拟训练通用业务高度抽象，针对模训规划、模训准备、模训运行和模训评估四个阶段，归纳出符合不同专业模拟训练所需的训练管理、训练规划、导调控制、综合态势、指挥作业、仿真推演和分析评估七个面向用户需求的应用层构件，能够快速构建出模训平台功能架构，有效降低了需求分析和平台设计难度。

2)框架灵活性好：一方面能够根据用户需求，利用分层构件快速搭建所需要的功能架构；另一方面，基于构件开发的模训平台，实现了问题域和求解域的分离，平台能够根据模训业务的改变而快速调整，通常只须适当调整部分业务逻辑，无须改变构件内部代码，便能够快速达到功能变更的效果。

3)构件复用性好：一方面，设计了满足不同逻辑层次的构件体系，由下至上包括仿真模型层、平台支撑层和平台应用层，针对不同层次的业务需要，可以灵活的选择相应等级的构件进行编配实现；另一方面，不同构件之间可以通过接口进行通信，这样就将构件和业务进行有效解耦，能够跨层次、跨专业重复使用。

4)框架可扩展性好：框架提出了不同层次构件的具体组成和交互关系，支持用户利用构件接口进行属性编辑和参数配置，并且能够方便的通过构件组装，生成全新功能的构件或构件集，从而支撑不同功能应用的实现。

附图说明

图1为模训通用平台体系架构图；

图2为模训通用平台构件运行信息交互图；

图3为模训通用平台构件交互关系图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明内容，这里给出一个实施例。

分层交互是指基于分层架构设计的平台、模块间的数据信息交互方式，平台组织分层设计，每一层作为上层服务的提供者向上提供服务，并作为下层服务的客户对下层服务进行调用。

构件是平台中抽象的独立特征单元，拥有标准接口并且具有封装性。构件可以是原子的或复合的，构件是可共享和配置的，构件之间能够相互提供服务。

通用框架是指兼容多种专业领域、开发需求的平台开发底层模训通用平台，由一系列的基础功能抽象构件以及各个构件之间交互规范组成。其向应用开发人员提供一系列的平台接口以及平台开发规范，使得应用开发人员快速搭建应用平台骨架，并在此基础上完成具体应用功能开发。

模拟训练通用平台主要为综合模训提供通用功能支撑，涵盖单兵单业、分队单业、分队综合训练和多级指挥机构联合训练四种模式，设计方面严格遵循基于分层交互构件技术。首先，在产品功能上，实现基本的数据请求，支持多种网络通信协议，提供常用功能，如数据下载、媒体播放等，设计可以拓展的框架，包括数据模型，数据解析；同时，重点解决缓存机制的问题，缓存机制将大大影响用户体验，并且能够提高平台性能。通用框架功能覆盖全面，提供常用网络交互功能，并能够方便使用。其次，在架构设计上，由于网络交互几乎是每一个都会涉及的，尤其是在同类产品中，其网络模块的架构十分相似，因此在架构设计的过程中，采用基于分层交互构件的设计理念，保证平台的可移植性，可拓展性，提供相应的接口，自定义相应的组件，使得平台可以在不同应用中方便使用。

模训通用平台的体系架构遵循“整体构架、分层设计、模块独立、数据共享”的原则。首先在平台的技术上采用统一的标准、统一的方法，建立指导平台开发的整体指导框架，来保证平台今后的扩展性；其次，平台设计采用分层交互的实现方法，按照不同的功能需求将平台划分成几个不同的功能层次，分别建立每一层次的功能模型，组成一体化的模型体系；第三，按照平台的构件化设计思想，从不同层面上将平台划分成各自独立的功能构件，明确各自功能和相互之间的接口关系，以提高平台的可重用性；第四，以模训平台的功能为牵引，以想定/训练任务的创建、想定/训练任务的运行、以及对运行结果的考评分析为主线，采用数据、模型、平台分离的机制来统一协调模训平台各模块间的运行。

针对现有模训通用平台缺乏可重用性以及可扩充能力差的问题，结合层次体系结构特点和面向构件的平台开发优势，本发明公开了一种基于分层交互构件技术的模训通用平台，包括数据资源组件、平台模型组件、平台支撑组件、平台应用组件，其体系架构如图1所示。

数据资源用于数据存储及交换，并对模训通用平台所用的数据标准进行规范，数据资源组件包括数据字典、模训基础数据库、模训过程数据库、分析评估数据库、军事规则数据库、标准规范文档资料等。

平台模型组件用于实现高分辨率模训建模，包括组件开发构件、模型装配构件、模型验证构件、模型存储构件和保障力量模型等。在模训运行过程中，通过保障力量模型与各构件的交互作用，实现模训通用平台的模型服务。

平台支撑组件分为运行支撑构件和公共支撑构件，共同构成模训平台的两组底层核心构件库，其中运行支撑构件包括实验设计构件、仿真建模构件、仿真运行构件、并行通信构件、GIS展示构件和GIS引擎构件；公共支撑构件包括想定编辑构件、文电管理构件、军事标绘构件、三维渲染构件、即时通讯构件和平台监控构件。

平台应用组件是由基于模训平台支撑服务、工具和定制开发的插件和构件组成，包括训练管理构件、训练规划构件、导调控制构件、综合态势构件、指挥作业构件、模训推演构件和分析评估构件等七个分平台级构件。平台应用组件为指挥训练和模训实验的模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个应用阶段提供全流程的业务功能支撑。

所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，其中所包含的构件，其注册与运行过程，具体包括：

模训通用平台启动时，首先加载构件配置文件，同时遍历配置文件，读取所有构件的配置信息，包含构件ID、构件名称、基本描述、存档路径等；然后把构件对应的动态库加载到模训通用平台；再通过模训通用平台提供的注册接口，实现对构件的登记注册。构件成功登记注册之后，才能被平台正常运行调用。不同类型的构件在运行时初始化的内容也是不一样的。比如，实体构件是对实体属性与方法进行初始化、UI构件是对UI绘画对象进行初始化、服务构件初始化的是服务接口。完成登记注册之后，构件通过订阅事件来处理具体的业务逻辑。

所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，其中所包含的构件，其编码实现过程，具体为：

构件的编码实现包括代码实现和验证发布；代码实现包含继承平台构件接口、初始化接口函数、加载构件和编译源代码四个步骤；验证发布包含检查动态库、添加构件配置、构件验证与发布三个步骤。

以UI构件中想定管理功能，编码实现为例进行描述。构件的创建、初始化、以及业务逻辑实现是由应用框架完成，构件编码实现之后需要发布才能被使用，发布之前需要在平台全局配置文件“config/myconfig.config”里面配置构件基本信息。

构件的注销是通过调用模训通用平台的构件清理接口来实现的，这时候需要对相关资源进行释放与清理。构件的注册、加载、初始化、运行与卸载等全过程描述，具体如图2所示。

通过建立这样一个层次化、模块化以及数据、模型与平台分离的构件体系，在满足指挥训练与模训实验需求的基础上，考虑平台的扩展性、重用性，可以为后续的功能扩展提供技术基础。

一种利用所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，进行模拟训练的方法，其步骤包括模训规划、模训准备、模训运行和分析评估。平台各个构件之间的交互关系，按照模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个阶段，贯穿模训全过程。各阶段对应的具体交互关系如图3所示。

模训规划步骤，确定训练目标并制定训练计划和实施方案。训练目标是为了获得训练条件和训练结果之间规律性的认识，明确训练目标主要是明确训练达到的指标和要求，选择影响指标的因子以及因子的变动范围。制定训练计划，包括总体框架设计、数据资源需求、设备需求等，训练实施方案规定了实施模拟训练的步骤和方法。

模训准备步骤，主要完成数据收集、模型开发、想定设计、实验设计、评估方案制定、态势文件生成等。数据收集主要包括收集地理环境、气象环境、人文环境、部队编制、作战条例、作战能力指标和参数性能等数据。模型开发根据作战想定成果，确定参与训练的各作战实体，利用收集的各类数据补充完善仿真模型，经过测试验证导入保障力量模型。想定设计在模型和战场环境支持下，利用标准军标图库，进行保障资源配置、确定不同作战环境下作战任务的时间、参数和战术动作信息，生成模拟仿真所需的想定文件。实验设计完成模训运行方案设计，对想定运行样本数据进行规划，生成模训方案文件。评估方案制定，根据模训需要关注的各项指标和参数，建立评估指标体系和评估方案。态势文件生成是完成模训的席位分配和平台部署，加载想定文件，生成初始态势文件。

模训运行步骤，主要在导调控制构件和平台支撑组件的支持下，开始模训方案运行，导调控制构件对模训过程实施控制，包括模训进程启动、进程暂停、进程继续、进程停止，综合态势构件实时显示综合态势和动态信息，仿真推演构件实时记录模训过程中产生机动、战损、消耗、保障等各种运行数据，导调控制构件实时接收和显示各状态信息。

分析评估步骤，是在模训运行结束后，调用记录数据复现模训运行过程，实现训练态势展示。利用采集到的数据建立评估指标体系，按照评估流程，对信息获取、资源消耗、保障效果等进行分析与评估；以图形、表格、文字等多种方式给出评估结果，对指挥过程中的筹划组织、指挥控制、保障力量应用能力进行分析评估，同时可对影响作战的地理环境、电磁环境、气象环境等影响因素进行分析评估。

本发明作为通用后装模训应用的开发框架，能够满足多样复杂的用户业务需求，面对不同业务应用场景，能够快速有效地搭建应用平台。在不可穷举所有应用场景的情况下，为用户提供通用的、可扩展的后装模训应用的基础开发平台，同时能够解决用户的应用需求。

根据应用层次和应用场景的不同对构件进行分类，按照应用层次可以分为仿真模型构件、支撑应用构件和平台应用构件，按照应用场景可以分为实体构件、UI构件和服务构件。通常用户的应用是由多个层次的不同构件组成的，类似积木层叠拼装的方法来构建应用平台。

本发明公开了在模训框架平台中如何采用基于分层交互构件技术的方法，先根据模训业务需要抽象分解出4层结构和7类应用层构件，针对平台层公共支撑和运行支撑两个方面的需要，设计了12个构件，针对仿真建模层设计了4个构件，建立了一套跨专业、跨层次的分层构件体系；而后根据模训基本流程，设计了不同层次构件之前的交互关系，明确了贯穿模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个阶段的构件交互时机和交互内容；最后以UI构件中想定管理功能，编码实现为例进行描述。这种基于分层交互构件技术的通用框架，能够满足不同专业、不同层次和不同场景的模训需要，基于该框架能够快速的开发和拓展，具有较强的可扩展性和可维护性，极大降低了面向不同专业的模训平台开发难度。

本发明公开的模训通用平台体系结构，包括层次结构划分标准、各层构件类型和功能，将基于构件的方法用于模训平台开发领域，以此建立指导平台开发的整体框架，按照不同的功能需求将平台划分成几个不同的功能层次，分别建立每一层次的功能模型，组成一体化的模型体系，从四个层面将平台划分成各自独立的功能构件，明确各自功能和相互之间的接口关系，以训练任务的创建、训练任务的运行、以及对运行结果的考评分析为主线，采用数据、模型、平台分离的机制来统一协调模训平台各模块间的运行。

本发明针对模训特点，概括出模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个阶段，结合每个阶段业务需求，提出平台构件之间的交互关系，模训规划阶段主要确定训练目标并制定训练计划和实施方案。模训准备阶段主要完成数据收集、模型开发、想定设计、实验设计、评估方案制定等。模训运行阶段主要在导调控制构件和仿真推演构件支持下，开始模训方案运行，运行控制平台对模训过程实施控制，分析评估阶段主要在模训运行结束后，调用记录数据复现模训运行过程，实现训练态势展示。

本发明提出了模训通用平台构件的实现与管理方法，提出了平台构件的分类标准。按照应用层次分为平台模型构件、支撑应用构件和平台应用构件，按照应用场景分为实体构件、UI构件和服务构件。完整提出了构件的注册、加载、初始化、运行全过程描述，模训平台启动时，首先加载构件配置文件，同时遍历配置信息(包含构件ID、构件名称、基本描述、存档路径)；然后加载构件对应的动态库并注册接口，实现对构件的登记注册。提出了构件的编码实现过程，包括代码实现和验证发布两个过程。代码实现完成继承平台构件接口、初始化接口函数、加载构件和编译源代码四个步骤；验证发布实现检查动态库、添加构件配置、构件验证与发布三个步骤。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种基于分层交互构件技术的模训通用平台，其特征在于，包括数据资源组件、平台模型组件、平台支撑组件、平台应用组件；

数据资源用于数据存储及交换，并对模训通用平台所用的数据标准进行规范，数据资源组件包括数据字典、模训基础数据库、模训过程数据库、分析评估数据库、军事规则数据库、标准规范文档资料；

平台模型组件用于实现高分辨率模训建模，包括组件开发构件、模型装配构件、模型验证构件、模型存储构件和保障力量模型；在模训运行过程中，通过保障力量模型与各构件的交互作用，实现模训通用平台的模型服务；

平台支撑组件分为运行支撑构件和公共支撑构件，共同构成模训平台的两组底层核心构件库，其中运行支撑构件包括实验设计构件、仿真建模构件、仿真运行构件、并行通信构件、GIS展示构件和GIS引擎构件；公共支撑构件包括想定编辑构件、文电管理构件、军事标绘构件、三维渲染构件、即时通讯构件和平台监控构件；

平台应用组件是由基于模训平台支撑服务、工具和定制开发的插件和构件组成，包括训练管理构件、训练规划构件、导调控制构件、综合态势构件、指挥作业构件、模训推演构件和分析评估构件七个分平台级构件；平台应用组件为指挥训练和模训实验的模训规划、模训准备、模训运行和分析评估四个应用阶段提供全流程的业务功能支撑。

2.一种如权利要求1所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，其特征在于，其所包含的构件的注册与运行过程，具体包括：

模训通用平台启动时，首先加载构件配置文件，同时遍历配置文件，读取所有构件的配置信息，包含构件ID、构件名称、基本描述、存档路径；然后把构件对应的动态库加载到模训通用平台；再通过模训通用平台提供的注册接口，实现对构件的登记注册；构件成功登记注册之后，才能被平台正常运行调用；完成登记注册之后，构件通过订阅事件来处理具体的业务逻辑。

3.一种如权利要求1所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，其特征在于，其中所包含的构件，其编码实现过程，具体为：

构件的编码实现包括代码实现和验证发布；代码实现包含继承平台构件接口、初始化接口函数、加载构件和编译源代码四个步骤；验证发布包含检查动态库、添加构件配置、构件验证与发布三个步骤。

4.一种利用权利要求1所述的基于分层交互构件技术的模训通用平台，进行模拟训练的方法，其特征在于，其步骤包括模训规划、模训准备、模训运行和分析评估；

模训规划步骤，确定训练目标并制定训练计划和实施方案；明确训练目标是明确训练达到的指标和要求，选择影响指标的因子以及因子的变动范围；制定训练计划，包括总体框架设计、数据资源需求、设备需求，训练实施方案规定了实施模拟训练的步骤和方法；

模训准备步骤，完成数据收集、模型开发、想定设计、实验设计、评估方案制定、态势文件生成；数据收集包括收集地理环境、气象环境、人文环境、部队编制、作战条例、作战能力指标和参数性能数据；模型开发根据作战想定成果，确定参与训练的各作战实体，利用收集的各类数据补充完善仿真模型，经过测试验证导入保障力量模型；想定设计在模型和战场环境支持下，利用标准军标图库，进行保障资源配置、确定不同作战环境下作战任务的时间、参数和战术动作信息，生成模拟仿真所需的想定文件；实验设计完成模训运行方案设计，对想定运行样本数据进行规划，生成模训方案文件；评估方案制定，根据模训需要关注的各项指标和参数，建立评估指标体系和评估方案；态势文件生成是完成模训的席位分配和平台部署，加载想定文件，生成初始态势文件；

模训运行步骤，在导调控制构件和平台支撑组件的支持下，开始模训方案运行，导调控制构件对模训过程实施控制，包括模训进程启动、进程暂停、进程继续、进程停止，综合态势构件实时显示综合态势和动态信息，仿真推演构件实时记录模训过程中产生机动、战损、消耗、保障各种运行数据，导调控制构件实时接收和显示各状态信息；

分析评估步骤，是在模训运行结束后，调用记录数据复现模训运行过程，实现训练态势展示；利用采集到的数据建立评估指标体系，按照评估流程，对信息获取、资源消耗、保障效果进行分析与评估；以图形、表格、文字方式给出评估结果，对指挥过程中的筹划组织、指挥控制、保障力量应用能力进行分析评估，同时对影响作战的地理环境、电磁环境、气象环境影响因素进行分析评估。

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