CN113268309B - 一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，包括依次连接的操作终端、微服务网关和兵棋推演微服务集合，以及用于支撑所述兵棋推演微服务集合运行的容器调度管理平台；所述操作终端包括组训人员操作终端、参训人员操作终端和系统管理人员操作终端；所述兵棋推演微服务集合包括地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服务、想定生成服务、推演导调控制服务、棋子指令输入服务、棋子模型计算服务、推演态势显示服务、推演总结分析服务、推演复盘回放服务和综合数据管理服务。本发明降低了兵棋推演系统的使用门槛，提高了易用性，并满足不同规模的应用场景，同时还提升了系统的可靠性。

Description

一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统

技术领域

本发明涉及军事仿真应用技术领域，具体而言，涉及一种面向SaaS应 用模式的兵棋推演系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展，计算机兵棋推演作为辅助政治当局和军队 进行战略决策的重要手段正得到日益广泛的运用。特别是在一些重大战略 决策和军事行动之前，计算机兵棋推演作为一种“纸上谈兵”式的决策后 态势推演，其推演结果不仅能影响到战略决策实施，还将影响到重大的军 事行动和部队的建设与发展。同时，作为一种训练手段，计算机兵棋推演对于提高和扩展高级指挥与决策人员的战略思维与决策能力，能收到事半功倍的效果。

当前主流的计算机兵棋推演系统通常采用C/S架构设计，在局域网环 境中部署使用，一般面向单任务进行推演，支持数十人同时参与。随着近 年来军事行动的复杂性加剧，对兵棋推演系统的需求日趋复杂，当前主流 的兵棋推演系统逐渐暴露出以下短板：

1)难以支持多任务并行推演，无法支撑广域网环境下百人量级的大型 兵棋推演活动；

2)软件安装使用复杂，在新环境中部署系统需专业人员才能完成，用 户需掌握多个软件的使用、配置方法，学习成本高，推广应用困难；

3)软硬件紧耦合，席位固定，在扩展性方面，无法适应用户数变化的 应用场景；在资源使用效率方面，存在资源忙闲不均、利用率低的问题； 在可靠性方面，存在单点失效的风险。

发明内容

本发明旨在提供一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，以解决上述 现有兵棋推演系统存在的问题。

本发明提供的一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，包括依次连接 的操作终端、微服务网关和兵棋推演微服务集合，以及用于支撑所述兵棋 推演微服务集合运行的容器调度管理平台；

所述操作终端包括组训人员操作终端、参训人员操作终端和系统管理 人员操作终端；

所述兵棋推演微服务集合包括地图加载服务、棋子设计服务、规则管 理服务、想定生成服务、推演导调控制服务、棋子指令输入服务、棋子模 型计算服务、推演态势显示服务、推演总结分析服务、推演复盘回放服务 和综合数据管理服务。

进一步的，所述组训人员操作终端用于为参与兵棋推演活动的组训人 员提供想定设计、推演席位设置、推演进程管理、推演过程导控和推演总 结分析的人机交互界面；该组训人员操作终端接收组训人员的输入操作， 将其转化为对想定生成服务、推演导调控制服务、推演态势显示服务、地 图加载服务、推演总结分析服务和推演复盘回放服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该组训人员操作终 端通过微服务网关接收推演态势显示服务、推演总结分析服务的上报数据， 并进行可视化呈现，将操作结果反馈至组训人员。

进一步的，所述受训人员操作终端用于为参与兵棋推演活动的受训人 员提供通用界面操作、己方行动控制和己方态势显示的人机交互界面；该 受训人员操作终端接收受训人员的输入操作，将其转化为对棋子指令输入 服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该受训人员操作终端通过微服务网关接收推演态势显示服务和地图 加载服务的上报数据，并进行可视化呈现，将操作结果反馈至受训人员。

进一步的，所述系统管理人员操作终端用于为支撑开展兵棋推演活动 的系统管理人员提供地图导入编辑、棋子设计、规则设计、用户注册管理 和数据库维护的人机交互界面；该系统管理人员操作终端接收系统管理人 员的输入操作，将其转化为对地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服 务和综合数据管理服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该系统管理人员操作终端通过微服务网关接收来自地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服务和综合数据管理服务的上 报数据，并进行可视化呈现，将操作结果反馈至系统管理人员。

进一步的，所述微服务网关用于提供认证鉴权、服务请求路由、协议 转换和负载均衡等功能；微服务网关首先拦截操作终端对兵棋推演微服务 集合发起的服务调用命令，并进行认证鉴权处理，对符合授权信息的调用 命令予以通过；其次，微服务网关对服务调用命令进行分解与协议转换， 形成针对多个兵棋推演微服务的服务调用请求，并根据当前兵棋推演微服务实例的处理负荷，将分解后的服务调用请求转发至负荷较小的兵棋推演微服务实例；最后，微服务网关接收多个兵棋推演微服务实例的处理结果 并进行合并，形成针对服务调用命令的统一回复，上报给操作终端。

进一步的，所述兵棋推演微服务集合中各服务的功能如下：

所述地图加载服务用于提供地图导入管理、图层编辑、量化处理和地 图加载的功能；

所述棋子设计服务用于提供作战实体和地物实体的建立、管理和维护 的功能；

所述规则管理服务用于提供对兵棋推演系统各类规则数据的建立、管 理和维护的功能；

所述想定生成服务用于提供想定编辑、想定维护和想定导入导出的功 能；

所述推演导调控制服务用于提供推演进程管理、推演过程控制、棋子 调整和外部事件生成的功能；

所述棋子指令输入服务用于提供通用界面操作响应和行动指令封装的 功能；

所述棋子模型计算服务用于提供各类棋子的对抗仿真计算功能；

所述推演态势显示服务用于提供推演过程态势显示、受训方实时报告 显示、战报和指令列表查询的功能；

所述推演总结分析服务用于提供对兵力、战损、作战效能这些方面的 统计分析功能，支撑组训人员对兵棋推演的结果进行裁决；

所述推演复盘回放服务用于提供回放内容选择、回放过程控制和态势 过滤显示的功能；

所述综合数据管理服务用于为其他服务提供数据和文件的新增、删除、 修改、保存、查询检索和安全保密的管理功能。

进一步的，所述容器调度管理平台用于为兵棋推演微服务集合提供基 础资源虚拟化、容器统一封装、部署、编排、运行、监控、调度、停止和 移除的全生命周期管理功能，支持面向用户变化的资源弹性伸缩，确保兵 棋推演系统资源高效利用。

进一步的，所述容器调度管理平台采用轻量虚拟化技术实现计算、存 储和网络这些硬件资源的池化管理，打破硬件资源的底层物理限制，以容 器为单位对资源进行重新分配，为容器内的软件运行提供所需的计算、存 储和网络资源。

进一步的，所述兵棋推演微服务集合采用容器技术封装，分别将自身 可执行程序、依赖的操作系统环境和第三方软件库打包成容器镜像文件， 上传至容器调度管理平台，由容器调度管理平台进行加载运行；容器调度 管理平台支持通过配置文件的方式对镜像文件之间的启动顺序、调用关系 进行编排，形成容器编排配置文件；通过解析该容器编排配置文件，容器管理平台按照依赖关系加载运行兵棋推演微服务集合的各镜像文件，并同 时为之分配相应的容器资源；各镜像文件运行后，生成相应的微服务实例， 运行在各自独立的容器中；容器调度管理平台通过容器间的通信接口建立 各微服务实例之间的控制流和数据流。

进一步的，所述容器调度管理平台对容器运行负载情况进行监控：

当发现由于操作终端访问量增加，导致容器负荷超过阈值时，将新建 指定个数的微服务实例副本，并同时为之分配相应的容器资源。操作终端 的访问请求通过微服务网关的负载均衡后，将平均分发给多个微服务实例 副本进行处理，从而使每个微服务实例所在容器的运行负荷下降到阈值以 下，保障系统在大量用户并行访问的情况下也能流畅运行；

反之，当操作终端访问量减少时，容器调度管理平台将优先停止空闲 的微服务实例副本，并释放其容器资源，使得系统资源的使用率始终保持 在一个合理的区间，从而优化兵棋推演系统的资源利用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、用户可以通过浏览器在网络连通的任意地点访问使用兵棋推演系统， 降低了用户安装、部署、使用兵棋推演软件的门槛，极大提升了兵棋推演 系统的易用性。

2、多个用户可以同时登录自己的账户，开展多任务并行的兵棋推演应 用。由于该实施例选用硬件资源有限，仅能支持数十人的应用规模，但利 用本发明的弹性扩展优势，可通过增加计算节点服务器的方式，支撑数百 人在广域网环境下开展分布式异地的大型兵棋推演活动，灵活满足不同规模的应用场景。

3、在运行过程中，当部分计算节点宕机时，在其他节点上仍有相应兵 棋推演微服务集合的副本，不会影响兵棋推演系统的整体运行，极大地提 升了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因 此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统的结构图。

图2为本发明具体示例的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统的部署图。

图3为本发明具体示例的运行效果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配 置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限 制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例提出一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统， 包括依次连接的操作终端、微服务网关和兵棋推演微服务集合，以及用于 支撑所述兵棋推演微服务集合运行的容器调度管理平台；

所述操作终端包括组训人员操作终端、参训人员操作终端和系统管理 人员操作终端；

所述兵棋推演微服务集合包括地图加载服务、棋子设计服务、规则管 理服务、想定生成服务、推演导调控制服务、棋子指令输入服务、棋子模 型计算服务、推演态势显示服务、推演总结分析服务、推演复盘回放服务 和综合数据管理服务。

1、操作终端

(1)组训人员操作终端

所述组训人员操作终端用于为参与兵棋推演活动的组训人员提供想定 设计、推演席位设置、推演进程管理、推演过程导控和推演总结分析的人 机交互界面；该组训人员操作终端接收组训人员的输入操作，将其转化为 对想定生成服务、推演导调控制服务、推演态势显示服务、地图加载服务、 推演总结分析服务和推演复盘回放服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该组训人员操作终端通过微服务 网关接收推演态势显示服务、推演总结分析服务的上报数据，并进行可视 化呈现，将操作结果反馈至组训人员。

(2)受训人员操作终端

所述受训人员操作终端用于为参与兵棋推演活动的受训人员提供通用 界面操作、己方行动控制和己方态势显示的人机交互界面；该受训人员操 作终端接收受训人员的输入操作，将其转化为对棋子指令输入服务的服务 调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该受 训人员操作终端通过微服务网关接收推演态势显示服务和地图加载服务的上报数据，并进行可视化呈现，将操作结果反馈至受训人员。

(3)系统管理人员操作终端

所述系统管理人员操作终端用于为支撑开展兵棋推演活动的系统管理 人员提供地图导入编辑、棋子设计、规则设计、用户注册管理和数据库维 护的人机交互界面；该系统管理人员操作终端接收系统管理人员的输入操 作，将其转化为对地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服务和综合数 据管理服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该系统管理人员操作终端通过微服务网关接收来自地图加载 服务、棋子设计服务、规则管理服务和综合数据管理服务的上报数据，并 进行可视化呈现，将操作结果反馈至系统管理人员。

2、微服务网关

所述微服务网关用于提供认证鉴权、服务请求路由、协议转换和负载 均衡等功能；微服务网关首先拦截操作终端对兵棋推演微服务集合发起的服务调用命令，并进行认证鉴权处理，对符合授权信息的调用命令予以通 过；其次，微服务网关对服务调用命令进行分解与协议转换，形成针对多 个兵棋推演微服务的服务调用请求，并根据当前兵棋推演微服务实例的处 理负荷，将分解后的服务调用请求转发至负荷较小的兵棋推演微服务实例； 最后，微服务网关接收多个兵棋推演微服务实例的处理结果并进行合并， 形成针对服务调用命令的统一回复，上报给操作终端。

3、兵棋推演微服务集合

兵棋推演微服务集合中的所有服务均采用容器技术进行封装部署，运 行于容器调度管理平台上，接收容器调度管理平台的统一管控。所述兵棋 推演微服务集合中各服务的功能如下：

(1)所述地图加载服务用于提供地图导入管理、图层编辑、量化处理 和地图加载的功能。该地图加载服务按照兵棋推演系统对地图比例尺的要 求，对系统管理人员操作终端输入的指定种类与格式的地图进行导入，并 响应该终端对地图图层的排序、叠加、裁剪等编辑操作，导入与编辑完成后的地图数据存储至综合数据管理服务；同时，该地图加载服务接收操作 终端下发的作战区域选择命令，对地图数据进行坐标量化、地形量化、高 程量化等量化处理，将处理结果按需推送给操作终端进行加载显示。

(2)所述棋子设计服务用于提供作战实体和地物实体的建立、管理和 维护的功能。该棋子设计服务接收系统管理人员操作终端下发的棋子设计 命令，可增加、删除、修改和查询各类作战实体，支持设置各个作战实体 的具体属性参数以及各个作战实体之间的指挥关系；同时，支持对战场中可能被作为打击目标的各种地物实体进行增加、删除、修改和查询；该棋 子设计服务产生的所有棋子设计相关数据存储至综合数据管理服务。

(3)所述规则管理服务用于提供对兵棋推演系统各类规则数据的建立、 管理和维护的功能。该规则管理服务接收系统管理人员操作终端下发的规 则设计命令，可增加、删除、修改、查询、导入和导出各类规则数据表， 并实现对规则数据表的分类、排序与逻辑校验；该规则管理服务产生的所有规则设计相关数据存储至综合数据管理服务。

(4)所述想定生成服务用于提供想定编辑、想定维护和想定导入导出 的功能。该想定生成服务接收组训人员操作终端下发的想定设计命令，从 综合数据管理服务读取相关的地图数据、棋子数据和规则数据，完成想定描述、作战编成和地物目标的设计部署、作战实体工作参数设置、地物状 态设置、战场环境设置等操作，形成想定文件，存储至综合数据管理服务； 同时，该想定生成服务支持对想定文件的增加、删除、修改、查询、排序 等管理维护操作，并可根据需要对想定文件进行导入、导出。

(5)所述推演导调控制服务用于提供推演进程管理、推演过程控制、 棋子(包含作战实体和地物实体)调整和外部事件生成的功能。该推演导调控制服务接收组训人员操作终端下发的推演导控命令，面向不同的组训 用户创建各自独立的仿真推演进程，以实现多用户并行的兵棋推演活动， 并支持对仿真推演进程的修改、删除和保存等管理操作；在兵棋推演过程 中，该服务从综合数据管理服务中读取并解析想定文件，按照设定的时间 步进对棋子进行推进控制，驱动棋子模型进行对抗计算，并可根据特定的 推演需要，临时对棋子的部署、工作、状态等参数进行调整，以及生成特定的外部事件(如修改推演条件、提供额外信息等)，从而影响受训人员的 指挥决策活动，进而影响最终推演结果。该推演导调控制服务产生的所有 导调控制相关数据存储至综合数据管理服务。

(6)所述棋子指令输入服务用于提供通用界面操作响应和行动指令封 装的功能。该棋子指令输入服务接收受训人员操作终端下发的各类对抗操 作指令，针对通用界面操作，实现地图导航、缩放、距离测量、搜索等操 作响应；针对棋子行动指令，从综合数据管理服务中提取所需的规则与数据，将其与棋子行动指令进行封装，并将封装后的指令传递给棋子模型计 算服务，动态改变棋子的工作、状态参数，从而实现对棋子的动态控制； 该棋子指令输入服务产生的所有与棋子指令输入相关的数据存储至综合数 据管理服务。

(7)所述棋子模型计算服务用于提供各类棋子的对抗仿真计算功能。 该棋子模型计算服务接收推演导调控制服务的时间驱动，调用作战实体和 地物实体对应的棋子模型进行对抗仿真计算，计算结果数据推送给推演态势显示服务，并可按需存储至综合数据管理服务。同时，该棋子模型计算 服务还接收推演导调控制服务的参数调整和外部事件，以及棋子指令输入 服务的棋子行动指令，动态改变棋子模型的工作参数、状态和行为，从而影响棋子模型的仿真计算结果。

(8)所述推演态势显示服务用于提供推演过程态势显示、受训方实时 报告显示、战报和指令列表查询的功能。该推演态势显示服务接收棋子模 型计算服务产生的仿真计算数据，在地图加载服务的基础显示上，实时叠 加作战实体和地物实体的符号，工作状态、作用范围、行动路线与对抗关系等方面的显示数据，上报至组训人员操作终端；同时，该推演态势显示 服务可接收受训人员操作终端下发的己方态势显示命令，上报受训方的兵 力概况报告、作战事件报告和侦察情况报告等实时报告，便于受训方掌握 己方的整体指挥情况；此外，该推演态势显示服务接收组训人员操作终端 下发的战报和指令查询命令，对指定的各类战报和受训方的行动指令进行 搜索查询，以列表的形式进行上报展示。

(9)所述推演总结分析服务用于提供对兵力、战损、作战效能这些方 面的统计分析功能，支撑组训人员对兵棋推演的结果进行裁决。该推演总 结分析服务接收组训人员操作终端下发的总结分析命令，从综合数据管理 服务读取兵棋推演过程中棋子模型计算服务存储的计算结果数据，根据兵力推演的评价指标体系从参战兵力、战损战果、作战效能等方面进行数据 统计与指标计算，并将结果上报组训人员操作终端。

(10)所述推演复盘回放服务用于提供回放内容选择、回放过程控制 和态势过滤显示的功能。该推演复盘回放服务接收组训人员操作终端下发 的复盘回放命令，从综合数据管理服务读取需要回放的想定文件以及对应 的模型计算数据，根据兵棋推演的逻辑时间，将模型计算数据推送至推演 态势显示服务进行可视化显示，支持开始、快放、慢放、暂停、停止等回放控制，并可根据回放的需求，对作战实体和地物实体的工作状态、作用 范围、行动路线与对抗关系等态势内容进行过滤显示。

(11)所述综合数据管理服务用于为其他服务提供数据和文件的新增、 删除、修改、保存、查询检索和安全保密的管理功能。该综合数据管理服 基于分布式文件系统和分布式数据库构建，可有效提高数据和文件存储的 安全性。

4、容器调度管理平台

所述容器调度管理平台用于为兵棋推演微服务集合提供基础资源虚拟 化、容器统一封装、部署、编排、运行、监控、调度、停止和移除的全生 命周期管理功能，支持面向用户变化的资源弹性伸缩，确保兵棋推演系统 资源高效利用。

容器调度管理平台采用轻量虚拟化技术实现计算、存储和网络这些硬 件资源的池化管理，打破硬件资源的底层物理限制，以容器为单位对资源 进行重新分配，为容器内的软件运行提供所需的计算、存储和网络资源， 使得底层硬件资源的变化对于容器无感。基于轻量虚拟化技术，容器调度 管理平台可实现兵棋推演微服务集合在硬件资源上的任意部署，任何单点的硬件故障不会影响兵棋推演系统的正常运行，可显著提高系统的可靠性。

兵棋推演微服务集合采用容器技术封装，分别将自身可执行程序、依 赖的操作系统环境和第三方软件库打包成容器镜像文件，上传至容器调度 管理平台，由容器调度管理平台进行加载运行；容器调度管理平台支持通 过配置文件的方式对镜像文件之间的启动顺序、调用关系进行编排，形成 容器编排配置文件；通过解析该容器编排配置文件，容器管理平台按照依赖关系加载运行兵棋推演微服务集合的各镜像文件，并同时为之分配相应的容器资源；各镜像文件运行后，生成相应的微服务实例，运行在各自独 立的容器中；容器调度管理平台通过容器间的通信接口建立各微服务实例 之间的控制流和数据流。

容器调度管理平台对容器运行负载情况进行监控，当发现由于操作终 端访问量增加，导致容器负荷超过阈值时，将新建指定个数的微服务实例 副本，并同时为之分配相应的容器资源。操作终端的访问请求通过微服务 网关的负载均衡后，将平均分发给多个微服务实例副本进行处理，从而使 每个微服务实例所在容器的运行负荷下降到阈值以下，保障系统在大量用户并行访问的情况下也能流畅运行。反之，当操作终端访问量减少时，容器调度管理平台将优先停止空闲的微服务实例副本，并释放其容器资源， 使得系统资源的使用率始终保持在一个合理的区间，从而优化兵棋推演系 统的资源利用。

具体示例：

实现所述面向SaaS应用模式的兵棋推演系统的硬件组成如表1所示， 软件组成如表2所示。

表1，示例硬件组成：

硬件类型	数量	部署操作系统
			服务器	4	CentOS 7.6
PC计算机	4	Windows 7
			交换机	2	\

表2，示例软件组成：

1、操作终端

操作终端分为组训人员操作终端、受训人员操作终端、系统管理人员 操作终端三类。硬件均采用PC计算机。软件采用统一的技术架构实现：采 用jQuery技术和ES6模块化技术搭建前端基础框架，采用Bootstrap技术搭 建前端样式框架，采用Cesium技术搭建前端态势框架，采用Http和 WebSocket通信协议调用后台的兵棋推演微服务集合。用户通过浏览器访问 操作终端软件。

(1)组训人员操作终端软件

组训人员操作终端软件包含想定设计、推演任务设置、推演进程管理、 推演过程导控、推演态势显示和推演总结分析等组件。

想定设计组件为用户提供想定设计的交互界面。该想定设计组件首先 从综合数据管理服务读取想定设计所需的地图、棋子、规则等信息，并可 视化呈现给用户，然后接收用户输入的兵力选择、位置部署、指挥关系等 想定设计数据，并将想定设计数据发送给想定生成服务。该想定设计组件 与后台微服务的交互采用Http协议。

推演任务设置组件为用户提供推演任务设置的交互界面。该推演任务 设置组件接收用户输入的任务描述、席位设置、角色分配等任务设置数据， 并将任务设置数据发送给推演导调控制服务。该组件与后台微服务的交互 采用Http协议。

推演进程管理组件为用户提供对推演进程进行管理的交互界面。该想 定设计组件接收用户输入的新建进程、查看进程、删除进程等操作命令， 并将上述操作命令发送给推演导调控制服务。该想定设计组件与后台微服 务的交互采用Http协议。

推演过程导控组件为用户提供对推演过程进行导控的交互界面。该推 演过程导控组件接收用户输入的启动、暂停、停止、加速、减速、兵力调 整等操作命令，并将上述操作命令发送给推演导调控制服务。该推演过程 导控组件与后台微服务的交互采用Http协议。

推演态势显示组件为用户提供显示推演过程中整体战场态势的交互界 面。该推演态势显示组件接收推演态势显示服务上报的态势数据和地图加 载服务上报的地图数据，进行可视化呈现。该推演态势显示组件与后台微 服务的交互采用WebSocket协议。

推演总结分析组件为用户提供对推演结果开展总结分析的交互界面。 该推演总结分析组件接收用户输入的评价指标、数据统计、复盘回放等操 作命令，并将上述操作命令发送给推演总结分析服务和推演复盘回放服务。 同时，接收推演总结分析服务上报的数据，对分析结果进行可视化呈现。 该推演总结分析组件与后台微服务的交互采用Http协议。

(2)受训人员操作终端软件

受训人员操作终端软件包含通用界面操作、己方行动控制、己方态势 显示等组件。

通用界面操作组件为用户提供地图导航、缩放、距离测量、搜索等通 用操作的交互界面。该通用界面操作组件接受用户输入的通用操作命令， 并将操作命令发送给棋子指令输入服务。该通用界面操作组件与后台微服 务的交互采用Http协议。

己方行动控制组件为用户提供调整己方棋子工作、状态等参数的交互 界面。该组件接受用户输入的棋子行动控制、对抗参数调整等操作命令， 并将上述操作命令发送给棋子指令输入服务。该己方行动控制组件与后台 微服务的交互采用Http协议。

己方态势显示组件为用户提供显示推演过程中己方作战态势的交互界 面。该己方态势显示组件接收推演态势显示服务上报的己方态和部分敌方 势数据态势，以及地图加载服务上报的地图数据，进行可视化呈现。该己 方态势显示组件与后台微服务的交互采用WebSocket协议。

(3)系统管理人员操作终端软件

系统管理人员操作终端软件包含地图管理、棋子管理、规则管理、用 户管理、数据库管理等组件。

地图管理组件为用户提供地图管理相关操作的交互界面。该地图管理 组件接收用户输入的地图导入、编辑、加载、维护等操作命令，并将上述 操作命令发送给地图加载服务。该地图管理组件与后台微服务的交互采用 Http协议。

棋子管理组件为用户提供棋子管理相关操作的交互界面。该棋子管理 组件接收用户输入的棋子新建、设计、修改、查询、删除等操作命令，并 将上述操作命令发送给棋子设计服务。该棋子管理组件与后台微服务的交 互采用Http协议。

规则管理组件为用户提供规则管理相关操作的交互界面。该规则管理 组件接收用户输入的规则增加、删除、修改、查询、导入和导出等操作命 令，并将上述操作命令发送给规则管理服务。该规则管理组件与后台微服 务的交互采用Http协议。

用户管理组件为用户提供用户注册管理相关操作的交互界面。该用户 管理组件接收用户输入的用户新建、权限设置、修改、查询、删除等操作 命令，并将上述操作命令发送给综合数据管理服务。该用户管理组件与后 台微服务的交互采用Http协议。

数据库管理组件为用户提供通用数据库管理相关操作的交互界面。该 数据库管理组件接收用户输入的数据库新建、删除、修改、查询等操作命 令，并将上述操作命令发送给综合数据管理服务。该数据库管理组件与后 台微服务的交互采用Http协议。

2、微服务网关

微服务网关包含服务器与微服务网关软件两部分。微服务网关软件基 于开源的Nginx服务器软件构建，实现认证鉴权、服务请求路由、协议转 换、负载均衡等功能。微服务网关首先拦截操作终端对兵棋推演微服务集 合发起的服务调用命令，并进行认证鉴权处理，对符合授权信息的调用命 令予以通过；其次，微服务网关对服务调用命令进行分解与协议转换，形 成针对多个兵棋推演微服务的服务调用请求，并根据当前兵棋推演微服务实例的处理负荷，将分解后的服务调用请求转发至负荷较小的兵棋推演微 服务实例；最后，微服务网关接收多个兵棋推演微服务实例的处理结果并 进行合并，形成针对服务调用命令的统一回复，上报给操作终端。

3、兵棋推演微服务集合

兵棋推演微服务集合中的所有服务软件均采用C++语言实现，编译为 可执行程序，并采用Docker容器技术，将自身可执行程序、依赖的操作系 统环境和第三方软件库打包形成tar镜像文件，通过容器调度管理平台代理 端软件统一加载运行。兵棋推演微服务软件可在容器调度管理平台软件(含 管理端和代理端)的调度下生成多个运行实例，这些运行实例可在任意一 台部署了容器调度管理平台代理端软件的服务器上运行，如图2所示。

(1)地图加载服务软件

地图加载服务软件实现地图导入管理、图层编辑、量化处理和地图加 载等功能。该地图加载服务软件接收系统管理人员操作终端软件下发的地 图导入、编辑、加载、维护等操作命令，按照兵棋推演系统对地图比例尺 的要求，对用户输入的指定种类与格式的地图进行导入，并响应该终端对 地图图层的排序、叠加、裁剪等编辑操作，导入与编辑完成后的地图数据存储至综合数据管理服务；同时，该地图加载服务软件接收组训/受训人员 操作终端软件下发的作战区域选择命令，对地图数据进行坐标量化、地形 量化、高程量化等量化处理，将处理结果按需推送给组训/受训人员操作终 端软件进行加载显示。该地图加载服务软件采用http协议接收外部传入的 操作命令，采用WebSocket协议输出地图数据。

(2)棋子设计服务软件

棋子设计服务软件实现作战实体和地物实体的建立、管理和维护等功 能。该棋子设计服务软件接收系统管理人员操作终端软件下发的棋子设计 命令，可增加、删除、修改和查询各类作战实体，支持设置各个作战实体 的具体属性参数以及各个作战实体之间的指挥关系；同时，支持对战场中 可能被作为打击目标的各种地物实体进行增加、删除、修改和查询。该棋 子设计服务软件产生的所有棋子设计相关数据存储至综合数据管理服务。该棋子设计服务软件采用http协议与外部进行交互。

(3)规则管理服务软件

规则管理服务软件实现对兵棋推演系统各类规则数据的建立、管理和 维护等功能。该规则管理服务软件接收系统管理人员操作终端软件下发的 规则设计命令，可增加、删除、修改、查询、导入和导出各类规则数据表， 并实现对规则数据表的分类、排序与逻辑校验。该规则管理服务软件产生 的所有规则设计相关数据存储至综合数据管理服务。该规则管理服务软件采用http协议与外部进行交互。

(4)想定生成服务软件

想定生成服务软件实现想定编辑、想定维护、想定导入导出等功能。 该想定生成服务软件接收组训人员操作终端软件下发的想定设计命令，从 综合数据管理服务读取相关的地图数据、棋子数据和规则数据，完成想定 描述、作战编成和地物目标的设计部署、作战实体工作参数设置、地物状 态设置、战场环境设置等操作，形成想定文件，存储至综合数据管理服务。同时，该想定生成服务软件支持对想定文件的增加、删除、修改、查询、 排序等管理维护操作，并可根据需要对想定文件进行导入、导出。该想定 生成服务软件采用http协议与外部进行交互。

(5)推演导调控制服务软件

推演导调控制服务软件实现推演进程管理、推演过程控制、棋子(包 含作战实体和地物实体)调整、外部事件生成等功能。该推演导调控制服 务软件接收组训人员操作终端软件下发的推演导控命令，面向不同的组训 用户创建各自独立的仿真推演进程，以实现多用户并行的兵棋推演活动， 并支持对仿真推演进程的修改、删除和保存等管理操作；在兵棋推演过程中，该服务从综合数据管理服务中读取并解析想定文件，按照设定的时间 步进对棋子进行推进控制，驱动棋子模型进行对抗计算，并可根据特定的 推演需要，临时对棋子的部署、工作、状态等参数进行调整，以及生成特定的外部事件(如修改推演条件、提供额外信息等)，从而影响受训人员的 指挥决策活动，进而影响最终推演结果。该推演导调控制服务软件产生的 所有导调控制相关数据存储至综合数据管理服务。该推演导调控制服务软 件采用http协议与外部进行交互。

(6)棋子指令输入服务软件

棋子指令输入服务软件实现通用界面操作响应、行动指令封装等功能。 该棋子指令输入服务软件接收受训人员操作终端软件下发的各类对抗操作 指令，针对通用界面操作，实现地图导航、缩放、距离测量、搜索等操作 响应；针对棋子行动指令，从综合数据管理服务中提取所需的规则与数据， 将其与棋子行动指令进行封装，并将封装后的指令传递给棋子模型计算服务，动态改变棋子的工作、状态参数，从而实现对棋子的动态控制。该棋 子指令输入服务软件产生的所有与棋子指令输入相关的数据存储至综合数 据管理服务。该棋子指令输入服务软件采用http协议与外部进行交互。

(7)棋子模型计算服务软件

棋子模型计算服务软件提供作战平台、雷达、电子战、通信和武器等 各类棋子的对抗仿真计算功能。该棋子模型计算服务软件接收推演导调控 制服务的时间驱动，调用各类棋子对应的模型进行对抗仿真计算，计算结 果数据推送给推演态势显示服务，并可按需存储至综合数据管理服务。同 时，该棋子模型计算服务软件还接收推演导调控制服务的参数调整和外部事件，以及棋子指令输入服务的棋子行动指令，动态改变棋子模型的工作 参数、状态和行为，从而影响棋子模型的仿真计算结果。该棋子模型计算 服务软件采用http协议与外部进行交互。

(8)推演态势显示服务软件

推演态势显示服务软件提供推演过程态势显示、受训方实时报告显示、 战报和指令列表查询等功能。该推演态势显示服务软件接收棋子模型计算 服务产生的仿真计算数据，在地图加载服务的基础显示上，实时叠加作战 实体和地物实体的符号，工作状态、作用范围、行动路线与对抗关系等方 面的显示数据，上报至组训人员操作终端软件；同时，该推演态势显示服务软件可接收受训人员操作终端软件下发的己方态势显示命令，上报受训方的兵力概况报告、作战事件报告和侦察情况报告等实时报告，便于受训 方掌握己训方的整体指挥情况。此外，该推演态势显示服务软件接收组训 人员操作终端软件下发的战报和指令查询命令，对指定的各类战报和受训 方的行动指令进行搜索查询，以列表的形式进行上报展示。该推演态势显 示服务软件采用http协议接收外部传入的操作命令，采用WebSocket协议 输出态势数据。

(9)推演总结分析服务软件

推演总结分析服务软件提供对兵力、战损、作战效能等方面的统计分 析功能，支撑组训人员对兵棋推演的结果进行裁决。该推演总结分析服务 软件接收组训人员操作终端软件下发的总结分析命令，从综合数据管理服 务软件读取兵棋推演过程中棋子模型计算服务存储的计算结果数据，根据 兵力推演的评价指标体系从参战兵力、战损战果、作战效能等方面进行数据统计与指标计算，并将结果上报组训人员操作终端。该推演总结分析服 务软件采用http协议与外部进行交互。

(10)推演复盘回放服务软件

推演复盘回放服务软件提供回放内容选择、回放过程控制、态势过滤 显示等功能。该推演复盘回放服务软件接收组训人员操作终端软件下发的 复盘回放命令，从综合数据管理服务读取需要回放的想定文件以及对应的 模型计算数据，根据兵棋推演的逻辑时间，将模型计算数据推送至推演态 势显示服务软件，由推演态势显示服务软件上报组训人员操作终端软件进 行显示。该推演复盘回放服务软件支持开始、快放、慢放、暂停、停止等回放控制，并可根据回放的需求，对作战实体和地物实体的工作状态、作 用范围、行动路线与对抗关系等态势内容进行过滤显示。该推演复盘回放 服务软件采用http协议与外部进行交互。

(11)综合数据管理服务软件

综合数据管理服务软件为其他服务提供数据和文件的新增、删除、修 改、保存、查询检索和安全保密等管理功能。该综合数据管理服务软件基 于分布式文件系统HDFS和分布式数据库HBase构建，可有效提高数据和文件存储的安全性。该综合数据管理服务软件采用http协议与外部进行交 互。

4、容器调度管理平台

容器调度管理平台包含服务器与容器调度管理平台软件(含管理端和 代理端两部分)。该容器调度管理平台软件基于开源容器调度引擎 Kubernates构建。其中，容器调度管理平台管理端软件单独部署在一台服务 器上，作为管理节点；容器调度管理平台代理端软件部署在其余两台服务 器上，作为计算节点。

兵棋推演微服务集合之间的依赖关系以及对资源的需求采用YAML文 件进行描述。容器调度管理平台管理端软件通过解析YAML文件，控制容 器调度管理平台代理端软件加载执行对应的兵棋推演微服务集合，并为每 一套兵棋推演应用分配一个单独的Deployment运行空间，并在其中为每个兵棋推演微服务实例创建对应的Pod运行容器，每个Pod运行容器可在任 意一台计算节点上运行。

容器调度管理平台管理端软件监控各Pod运行容器的资源使用情况， 根据设定阈值进行兵棋推演微服务实例复制。本实施例阈值设定为Pod容 器CPU使用率≥70％，内存占用率≥70％。当Pod运行容器资源使用情况超过阈值后，将触发容器调度管理平台管理端软件进行资源调度计算，在 合适的计算节点上新生成1个对应兵棋推演微服务实例，并为之分配相应 的Pod运行容器。用户端的访问可通过微服务网关分配到新Pod运行容器上，从而减轻原兵棋推演微服务实例的运行负荷，使得系统资源的使用率 始终保持在一个合理的区间。

该示例的运行效果如图3所示。从图中可以看出，本发明的兵棋推演 系统具有如下有益效果：

1、用户可以通过浏览器在网络连通的任意地点访问使用兵棋推演系统， 降低了用户安装、部署、使用兵棋推演软件的门槛，极大提升了兵棋推演 系统的易用性。

2、多个用户可以同时登录自己的账户，开展多任务并行的兵棋推演应 用。由于该实施例选用硬件资源有限，仅能支持数十人的应用规模，但利 用本发明的弹性扩展优势，可通过增加计算节点服务器的方式，支撑数百 人在广域网环境下开展分布式异地的大型兵棋推演活动，灵活满足不同规模的应用场景。

3、在运行过程中，当部分计算节点宕机时，在其他节点上仍有相应兵 棋推演微服务集合的副本，不会影响兵棋推演系统的整体运行，极大地提 升了系统的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于 本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，其特征在于，包括依次连接的操作终端、微服务网关和兵棋推演微服务集合，以及用于支撑所述兵棋推演微服务集合运行的容器调度管理平台；

所述操作终端包括组训人员操作终端、受训人员操作终端和系统管理人员操作终端；

所述兵棋推演微服务集合包括地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服务、想定生成服务、推演导调控制服务、棋子指令输入服务、棋子模型计算服务、推演态势显示服务、推演总结分析服务、推演复盘回放服务和综合数据管理服务；

所述组训人员操作终端用于为参与兵棋推演活动的组训人员提供想定设计、推演席位设置、推演进程管理、推演过程导控和推演总结分析的人机交互界面；该组训人员操作终端接收组训人员的输入操作，将其转化为对想定生成服务、推演导调控制服务、推演态势显示服务、地图加载服务、推演总结分析服务和推演复盘回放服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该组训人员操作终端通过微服务网关接收推演态势显示服务、推演总结分析服务的上报数据，并进行可视化呈现，将操作结果反馈至组训人员；

所述受训人员操作终端用于为参与兵棋推演活动的受训人员提供通用界面操作、己方行动控制和己方态势显示的人机交互界面；该受训人员操作终端接收受训人员的输入操作，将其转化为对棋子指令输入服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该受训人员操作终端通过微服务网关接收推演态势显示服务和地图加载服务的上报数据，并进行可视化呈现，将操作结果反馈至受训人员；

所述系统管理人员操作终端用于为支撑开展兵棋推演活动的系统管理人员提供地图导入编辑、棋子设计、规则设计、用户注册管理和数据库维护的人机交互界面；该系统管理人员操作终端接收系统管理人员的输入操作，将其转化为对地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服务和综合数据管理服务的服务调用命令，并通过微服务网关实现服务调用命令的统一分发；此外，该系统管理人员操作终端通过微服务网关接收来自地图加载服务、棋子设计服务、规则管理服务和综合数据管理服务的上报数据，并进行可视化呈现，将操作结果反馈至系统管理人员；

所述微服务网关用于提供认证鉴权、服务请求路由、协议转换和负载均衡功能；微服务网关首先拦截操作终端对兵棋推演微服务集合发起的服务调用命令，并进行认证鉴权处理，对符合授权信息的调用命令予以通过；其次，微服务网关对服务调用命令进行分解与协议转换，形成针对多个兵棋推演微服务的服务调用请求，并根据当前兵棋推演微服务实例的处理负荷，将分解后的服务调用请求转发至负荷较小的兵棋推演微服务实例；最后，微服务网关接收多个兵棋推演微服务实例的处理结果并进行合并，形成针对服务调用命令的统一回复，上报给操作终端。

2.根据权利要求1所述的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，其特征在于，所述兵棋推演微服务集合中各服务的功能如下：

所述地图加载服务用于提供地图导入管理、图层编辑、量化处理和地图加载的功能；

所述棋子设计服务用于提供作战实体和地物实体的建立、管理和维护的功能；

所述规则管理服务用于提供对兵棋推演系统各类规则数据的建立、管理和维护的功能；

所述想定生成服务用于提供想定编辑、想定维护和想定导入导出的功能；

所述推演导调控制服务用于提供推演进程管理、推演过程控制、棋子调整和外部事件生成的功能；

所述棋子指令输入服务用于提供通用界面操作响应和行动指令封装的功能；

所述棋子模型计算服务用于提供各类棋子的对抗仿真计算功能；

所述推演态势显示服务用于提供推演过程态势显示、受训方实时报告显示、战报和指令列表查询的功能；

所述推演总结分析服务用于提供对兵力、战损、作战效能这些方面的统计分析功能，支撑组训人员对兵棋推演的结果进行裁决；

所述推演复盘回放服务用于提供回放内容选择、回放过程控制和态势过滤显示的功能；

所述综合数据管理服务用于为其他服务提供数据和文件的新增、删除、修改、保存、查询检索和安全保密的管理功能。

3.根据权利要求1所述的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，其特征在于，所述容器调度管理平台用于为兵棋推演微服务集合提供基础资源虚拟化、容器统一封装、部署、编排、运行、监控、调度、停止和移除的全生命周期管理功能，支持面向用户变化的资源弹性伸缩，确保兵棋推演系统资源高效利用。

4.根据权利要求1或3所述的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，其特征在于，所述容器调度管理平台采用轻量虚拟化技术实现计算、存储和网络这些硬件资源的池化管理，打破硬件资源的底层物理限制，以容器为单位对资源进行重新分配，为容器内的软件运行提供所需的计算、存储和网络资源。

5.根据权利要求1或3所述的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，其特征在于，所述兵棋推演微服务集合采用容器技术封装，分别将自身可执行程序、依赖的操作系统环境和第三方软件库打包成容器镜像文件，上传至容器调度管理平台，由容器调度管理平台进行加载运行；容器调度管理平台支持通过配置文件的方式对镜像文件之间的启动顺序、调用关系进行编排，形成容器编排配置文件；通过解析该容器编排配置文件，容器管理平台按照依赖关系加载运行兵棋推演微服务集合的各镜像文件，并同时为之分配相应的容器资源；各镜像文件运行后，生成相应的微服务实例，运行在各自独立的容器中；容器调度管理平台通过容器间的通信接口建立各微服务实例之间的控制流和数据流。

6.根据权利要求1或3所述的面向SaaS应用模式的兵棋推演系统，其特征在于，所述容器调度管理平台对容器运行负载情况进行监控：

当发现由于操作终端访问量增加，导致容器负荷超过阈值时，将新建指定个数的微服务实例副本，并同时为之分配相应的容器资源；操作终端的访问请求通过微服务网关的负载均衡后，将平均分发给多个微服务实例副本进行处理，从而使每个微服务实例所在容器的运行负荷下降到阈值以下，保障系统在大量用户并行访问的情况下也能流畅运行；

反之，当操作终端访问量减少时，容器调度管理平台将优先停止空闲的微服务实例副本，并释放其容器资源，使得系统资源的使用率始终保持在一个合理的区间，从而优化兵棋推演系统的资源利用；

容器调度管理平台管理端软件监控各Pod运行容器的资源使用情况，根据设定阈值进行兵棋推演微服务实例复制；阈值设定为Pod容器CPU使用率≥70%，内存占用率≥70%；当Pod运行容器资源使用情况超过阈值后，将触发容器调度管理平台管理端软件进行资源调度计算，在合适的计算节点上新生成1个对应兵棋推演微服务实例，并为之分配相应的Pod运行容器；用户端的访问通过微服务网关分配到新Pod运行容器上，从而减轻原兵棋推演微服务实例的运行负荷，使得系统资源的使用率始终保持在一个合理的区间。