CN113779745A

CN113779745A - 一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法

Info

Publication number: CN113779745A
Application number: CN202110479864.6A
Authority: CN
Inventors: 李革; 王睿; 李君峰; 杨中华; 李孔杰; 董少波; 王鹏; 杨山亮
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2021-12-10

Abstract

本申请涉及一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法。所述方法针对武器装备运用属性的共性特征，建立联合作战武器装备运用仿真模型组件库，通过相关数据的变更便可以实现对相同武器装备在不同条件要求下的作战运用模拟。该仿真模型组件具有很好的可重用性和可组合性，有利于模型开发的规范化，避免重复开发，降低开发成本，便于实现联合作战武器装备运用模型组件的集成，充分体现了武器装备体系内部各武器装备节点相互作用、相互影响、协同作战运用的特点，以及武器装备体系与目标体系之间体系化对抗运用的特征，可满足在不同想定背景下的联合作战武器装备运用训练仿真模型开发的需要。

Description

一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法

技术领域

本申请涉及计算机仿真技术领域，特别是涉及一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法。

背景技术

联合作战武器装备运用是联合作战指挥员依据作战任务和战场实际情况，以武器装备技战术性能和作战能力为基础，以作战目标特性为牵引，着眼武器装备体系的整体效能，对武器装备的作战配置、作战任务、作战使用以及作战行动等作战要素进行的有针对性、全局性的计划、指挥、协调和控制活动，目的是实现武器装备体系作战效能最大化，达成与作战任务的最佳匹配，是一个突出装备作战实践性的科学领域，具有重要的军事应用前景。

联合作战武器装备运用仿真建模是联合作战武器装备运用仿真的核心，是对遂行联合作战武器装备运用的武器装备实体在体系构建过程中的行为特征、规律从本质上进行抽象，再用物理仿真体或逻辑思维或数学表达式对其进行描述的一种形式。

联合作战武器装备运用的作战样式复杂多样，作战任务复杂多样，战场环境复杂多样，导致武器装备部署和运用方式复杂多样。建立武器装备体系仿真建模时，由于各武器装备子系统之间以及内部所涉及的学科和专业知识的相互交叉性，对每个武器装备建模时都需要多方面的专业人才，现有的采用过程式编程的建模方法和面向对象的建模方法，已经不足以应对军事仿真建模需求的快速变化，模型的可重用性差，仿真模型之间存在大量重复，造成了资源的浪费，降低了建模效率。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法，该方法提高了模型的开发效率，有利于模型开发的规范化，避免重复开发，降低了开发成本，便于实现联合作战武器装备运用模型组件的集成，增强联合作战武器装备运用仿真系统开发的柔性和应用灵活性。

一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法，所述方法包括：

获取作战要素、组件标准规范以及联合作战武器装备运用的客观系统。

根据所述作战要素、所述客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

获取仿真实体功能需求和仿真实体模型装配模板。

根据所述仿真实体功能需求、所述仿真模型组件库以及所述仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型。

获取仿真应用体系模型构建需求和仿真体系装配模板。

根据所述仿真应用体系模型构建的需求，对所述仿真实体模型进行实例化，得到仿真实例。

根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述仿真实例和所述仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型。

在其中一个实施例中，所述组件标准规范包括统一模型接口规范；根据所述作战要素、所述客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库，还包括：

根据所述作战要素和所述客观系统，得到所述客观系统的逻辑系统表达。

根据所述统一模型接口规范和所述逻辑系统表达，得到具有统一模型接口的联合作战多种类型武器装备运用的仿真模型组件。

将所述仿真模型组件按照统一规范存放，得到联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

在其中一个实施例中，根据所述作战要素、所述客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库，还包括：

获取待统一仿真模型组件。

根据所述组件标准规范，对所述待统一仿真模型组件进行处理，得到改进型模型组件。

获取待组件化仿真模型。

根据所述组件标准规范，对所述待组件化仿真模型进行组件化，得到可用仿真模型组件。

根据所述改进型模型组件和所述可用仿真模型组件，得到联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

在其中一个实施例中，所述仿真实体功能需求包括仿真实体建模任务、仿真实体物理组成架构和作战目标属性；仿真实体模型包括武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型；联合作战武器装备作战运用的仿真模型组件库包括武器装备类仿真模型组件子库和作战目标类仿真模型组件子库；所述作战目标类仿真模型组件子库包括武器装备类目标仿真模型组件子库和非装备类目标仿真模型组件子库。

根据所述仿真实体功能需求、所述仿真模型组件库以及仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型，还包括：

根据仿真实体模型建模任务、仿真实体物理组成架构以及所述武器装备类仿真模型组件子库，得到与所述仿真实体建模任务相关的目标仿真模型组件。

采用白盒组装方法，手动配置所述目标仿真模型组件、所述目标仿真模型组件参数数据、相应的仿真显示模型，得到仿真实体设置。

根据所述仿真实体设置、所述目标仿真模型组件以及所述仿真实体模型装配模板，得到具有综合作战功能的武器装备仿真实体模型。

根据所述作战目标属性、所述武器装备类目标仿真模型组件子库、所述非装备类目标仿真模型组件子库以及所述仿真实体模型装配模板，采用白盒组装方法，得到作战目标仿真实体模型。

根据所述武器装备仿真实体模型和所述作战目标仿真实体模型，得到仿真实体模型。

在其中一个实施例中，所述仿真实例包括武器装备仿真实例和作战目标仿真实例。

根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述仿真实例和所述仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型，还包括：

根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述武器装备仿真实例和所述体系装配模板，得到武器装备体系模型。

根据仿真应用体系模型构建需求、所述作战目标仿真实例以及体系装配模板，得到作战目标体系模型。

根据所述武器装备体系模型和所述作战目标体系模型，得到仿真应用体系模型。

在其中一个实施例中，还包括，所述武器装备类仿真模型组件子库包括装备平台仿真模型组件、打击武器仿真模型组件、通信设备仿真模型组件、传感器仿真模型组件、干扰设备仿真模型组件和通信网络仿真模型组件。

一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模系统，所述系统包括组件库构建要素获取模块、仿真模型组件库构建模块、仿真实体模型确定模块以及仿真应用体系模型确定模块，其中：

组件库构建要素获取模块：用于获取作战要素、联合作战武器装备运用的客观系统和组件标准规范。

仿真模型组件库构建模块：用于根据所述作战要素、所述联合作战武器装备运用的客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

仿真实体模型确定模块：用于获取仿真实体功能需求和仿真实体模型装配模板；根据所述仿真实体功能需求、所述仿真模型组件库以及所述仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型。

仿真应用体系模型确定模块：用于获取仿真应用体系模型构建需求和仿真体系装配模板；根据仿真应用体系模型构建需求，对仿真实体模型进行实例化，得到仿真实例；根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述仿真实例和所述仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型。

在其中一个实施例中，所述组件标准规范包括统一模型接口规范。

仿真模型组件库构建模块还用于：根据所述作战要素和所述客观系统，得到所述客观系统的逻辑系统表达；根据所述统一模型接口规范和所述逻辑系统表达，得到具有统一模型接口的联合作战多种类型武器装备运用的仿真模型组件；将所述仿真模型组件按照统一规范存放，得到联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

所述仿真实体模型确定模块还用于：根据仿真实体模型建模任务、仿真实体物理组成架构以及所述武器装备类仿真模型组件子库，得到与所述仿真实体建模任务相关的目标仿真模型组件；采用白盒组装方法，手动配置所述目标仿真模型组件、所述目标仿真模型组件参数数据、相应的仿真显示模型，得到仿真实体设置；根据所述仿真实体设置、所述目标仿真模型组件以及所述仿真实体模型装配模板，得到具有综合作战功能的武器装备仿真实体模型；根据所述作战目标属性、所述武器装备类目标仿真模型组件子库、所述非装备类目标仿真模型组件子库以及所述仿真实体模型装配模板，采用白盒组装方法，得到作战目标仿真实体模型；根据所述武器装备仿真实体模型和所述作战目标仿真实体模型，得到仿真实体模型。

在其中一个实施例中，所述仿真实例包括武器装备仿真实例和作战目标仿真实例；仿真应用体系模型包括武器装备体系模型和作战目标体系模型；所述仿真应用体系模型确定模块还用于：根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述武器装备仿真实例和所述体系装配模板，得到武器装备体系模型；根据仿真应用体系模型构建需求、所述作战目标仿真实例以及体系装配模板，得到作战目标体系模型；根据所述武器装备体系模型和所述作战目标体系模型，得到仿真应用体系模型。

上述基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法，针对武器装备运用属性的共性特征，建立能够适应各种条件下的统一组件化模型，通过相关数据的变更便可以实现对相同武器装备在不同条件要求下的作战运用模拟，使联合作战武器装备运用仿真模型组件具有很好的可重用性和可组合性，提高了模型的开发效率，有利于模型开发的规范化，避免重复开发，降低了开发成本，便于实现联合作战武器装备运用模型组件的集成，充分体现了武器装备体系内部各武器装备节点相互作用、相互影响、协同作战运用的特点，以及武器装备体系与目标体系之间体系化对抗运用的特征，可满足在不同想定背景下的联合作战武器装备运用训练仿真模型开发的需要。

附图说明

图1为一个实施例中基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法的流程示意图；

图2为一个实施例中基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法实现的流程示意图；

图3为一个实施例中基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法，包括以下步骤：

步骤100，获取作战要素、组件标准规范以及联合作战武器装备运用的客观系统。

作战要素是指构成作战的基本要素，是维持作战体系的必要条件，主要包括：情报信息、指挥控制、兵(火)力打击、全维防护和综合保障。

组件标准规范是构建组件的统一标准，包括统一接口规范、组件分类标准化规范以及同一类别组件的结构规范等。

联合作战武器装备运用的客观系统是联合作战武器装备运用仿真建模的对象。

步骤102，根据作战要素、客观系统以及组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

综合作战要素和多工程领域视角，通过抽象化将联合作战武器装备运用的客观系统用逻辑系统表达出来，提取可重用的组件，设计通用仿真模型组件资源库，实现对可重用组件的管理，完成仿真模型组件设计与实现，开发完成的模型组件将按照统一规范存放于联合作战武器装备运用仿真模型组件库中统一管理，以便随时的查询、调用和组装，实现仿真模型组件层次的组合和重用。

联合作战武器装备运用的仿真模型组件库包括武器装备类组件和作战目标类组件。武器装备类组件包括装备平台组件、打击武器组件、通信设备组件、传感器组件、干扰设备组件、通信网络组件。作战目标类组件包括武器装备类目标组件和非装备类目标组件。

步骤104，获取仿真实体功能需求和仿真实体模型装配模板。

仿真实体功能需求包括仿真实体建模任务、仿真实体物理组成架构和作战目标属性。

仿真实体模型装配模板是进行仿真实体模型装配的统一模板，是一个数据结构体。仿真实体模型装配模板包括仿真实体模型的名称、仿真实体模型的唯一标识符、仿真实体模型的类型、仿真实体模型具备的仿真模型组件资源、与仿真实体模型组件资源相对应参数数据结构及表示与仿真实体模型相对应的显示模型的存储位置，其中各部分参数可以根据预设的仿真实体建模任务进行设置。

步骤106，根据仿真实体功能需求、仿真模型组件库以及仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型。

仿真实体模型包括武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型。各仿真实体模型是由模型组件库各相关功能组件结合在一起而形成的具有特定功能和作用规律的实体，反映出各实体的能力或者状态。

根据仿真实体功能需求中的仿真实体建模任务和仿真实体物理组成架构，配置相应的模型组件、相应的模型组件参数数据、相应的二维/三维显示模型来描述仿真实体。按照语法规则，依据仿真实体装配模板，对仿真模型组件进行组合装配，通过仿真模型组件装配、模型数据映射和显示模型加载，并对组合后仿真实体模型进行检验，完成的仿真实体模型并存入仿真实体模型库待进一步的仿真应用，实现仿真实体模型层次的组合和重用。

步骤108，获取仿真应用体系模型构建需求和仿真体系装配模板。

仿真应用体系模型构建需求包括面向作战任务需求和作战目标之间的关系。

仿真体系装配模板是进行仿真体系装配的统一模板，是一个数据结构体。仿真体系装配模板包括仿真应用体系模型的名称、仿真应用体系模型的唯一标识符、应用体系模型的类型以及仿真模型应用体系具备的仿真实体模型资源。

步骤110，根据仿真应用体系模型构建的需求，对所述仿真实体模型进行实例化，得到仿真实例。

步骤112，根据仿真应用体系模型构建需求、仿真实例和仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型。

仿真应用体系模型主要用于刻画各类实体之间的复杂关系，包括武器装备体系模型和作战目标体系模型。

根据仿真应用体系模型构建的需求，对仿真实体模型进行实例化，按照语法规则，通过体系装配模板将仿真实例之间的关系进行描述和固化，建立武器装备体系模型或者作战目标体系模型，并对组合后体系模型进行检验，得到仿真应用体系模型。

上述基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法中，针对武器装备运用属性的共性特征，建立能够适应各种条件下的统一组件化模型，通过相关数据的变更便可以实现对相同武器装备在不同条件要求下的作战运用模拟，使联合作战武器装备运用仿真模型组件具有很好的可重用性和可组合性，提高了模型的开发效率，有利于模型开发的规范化，避免重复开发，降低了开发成本，便于实现联合作战武器装备运用模型组件的集成，充分体现了武器装备体系内部各武器装备节点相互作用、相互影响、协同作战运用的特点，以及武器装备体系与目标体系之间体系化对抗运用的特征，可满足在不同想定背景下的联合作战武器装备运用训练仿真模型开发的需要。

在其中一个实施例中，组件标准规范包括统一模型接口规范；步骤102还包括：根据作战要素和客观系统，得到客观系统的逻辑系统表达；根据统一模型接口规范和逻辑系统表达，得到具有统一模型接口的联合作战多种类型武器装备运用的仿真模型组件；将仿真模型组件按照统一规范存放，得到联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

在其中一个实施例中，步骤102还包括：获取待统一仿真模型组件；根据组件标准规范，对待统一仿真模型组件进行处理，得到改进型模型组件；获取待组件化仿真模型；根据组件标准规范，对待组件化仿真模型进行组件化，得到可用仿真模型组件；根据改进型模型组件和可用仿真模型组件，得到联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

在其中一个实施例中，仿真实体功能需求包括仿真实体建模任务、仿真实体物理组成架构和作战目标属性；仿真实体模型包括武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型；联合作战武器装备作战运用的仿真模型组件库包括武器装备类仿真模型组件子库和作战目标类仿真模型组件子库；作战目标类仿真模型组件子库包括武器装备类目标仿真模型组件子库和非装备类目标仿真模型组件子库；步骤106还包括：根据仿真实体模型建模任务、仿真实体物理组成架构以及武器装备类仿真模型组件子库，得到与仿真实体建模任务相关的目标仿真模型组件；采用白盒组装方法，手动配置目标仿真模型组件、目标仿真模型组件参数数据、相应的仿真显示模型，得到仿真实体设置；根据仿真实体设置、目标仿真模型组件以及仿真实体模型装配模板，得到具有综合作战功能的武器装备仿真实体模型；根据作战目标属性、武器装备类目标仿真模型组件子库、非装备类目标仿真模型组件子库以及仿真实体模型装配模板，采用白盒组装方法，得到作战目标仿真实体模型；根据武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型，得到仿真实体模型。

在其中一个实施例中，仿真实例包括武器装备仿真实例和作战目标仿真实例；仿真应用体系模型包括武器装备体系模型和作战目标体系模型；步骤112还包括：根据仿真应用体系模型构建需求、武器装备仿真实例和体系装配模板，得到武器装备体系模型；根据仿真应用体系模型构建需求、作战目标仿真实例以及体系装配模板，得到作战目标体系模型；根据武器装备体系模型和作战目标体系模型，得到仿真应用体系模型。

在其中一个实施例中，武器装备类仿真模型组件子库包括装备平台仿真模型组件、打击武器仿真模型组件、通信设备仿真模型组件、传感器仿真模型组件、干扰设备仿真模型组件和通信网络仿真模型组件。

在一个实施例中，如图2所示，提供了基于某种机器语言实现基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法的具体实施例。

步骤1：综合作战要素和多工程领域视角，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

根据联合作战武器装备运用体系对抗武器装备和作战目标两大要素，联合作战武器装备作战运用的仿真模型组件库包括武器装备类和作战目标类两大类仿真模型组件库。

按照武器装备涉及到的工程领域，武器装备通常由装备平台及平台上搭载的各种传感器设备、通信设备、电子干扰设备、火力打击武器等系统构成。另外，武器装备并非孤立存在的，通过通信网络，各武器装备才能互联互通，形成体系。因此，根据武器装备“平台+载荷”这一根本特征，武器装备类组件库包括装备平台组件子库、打击武器组件子库、通信设备组件子库、传感器组件子库、干扰设备组件子库、通信网络组件子库。

按照装备平台工程领域分类，装备平台组件子库容纳了陆基装备车体组件、海基装备舰体组件、潜基装备艇体组件、空基装备机体组件、天基装备卫星平台组件、二炮导弹装备弹体组件等，基本涵盖了陆、海、空、天所有装备平台，能够通过对武器平台组件参数的调整，实现不同型号武器平台仿真模型的生成。装备平台组件PlatComponent可由装备平台组件ID PlatComponent_ID、装备平台类型Plat_Type、机动特性Plat_Mobility和空间特征Plat_Characteristic的四元组表示，用BNF范式定义如下：

<PlatComponent>::＝<PlatComponent_ID><Plat_Type>[{<Plat_Mobility>}][{<Plat_Characteristic>}]

装备平台组件ID PlatComponent_ID为装备平台组件标识，表示装备平台组件的名称，装备平台组件标识具有全局唯一性。装备平台类型Plat_Type主要描述装备平台所属的工程领域范畴，包括陆基车体类、海基舰体类、潜基艇体类、空基机体类、天基卫星类、导弹弹体类。机动特性Plat_Mobility主要描述装备平台机动特性信息，如机动速度、作战半径、续航能力、水下逗留时间等。空间特征Plat_Characteristic主要描述装备平台空间特征信息，主要包括平台的外部尺寸特征、红外辐射特征、雷达反射特征等。

按照打击武器工程领域分类，打击武器组件子库容纳了火炮组件、导弹组件、火箭组件、水雷组件、地雷组件、鱼雷组件、炸弹组件、二炮导弹弹头组件等，基本涵盖了所有类型的打击武器，能够通过对打击武器组件参数的调整，实现不同型号打击武器仿真模型的生成。不同的打击武器的描述是不同的，下面以水雷组件为例进行说明。

水雷组件MineComponent可由水雷组件ID MineComponent_ID、水雷类型Mine_Type、水雷机动性Mine_Mobility、水雷布设深度Mine_Depth、水雷引信Mine_Detonator、水雷目标类型Mine_Target、水雷毁伤能力Mine_Damage和水雷空间特征Mine_Characteristic的八元组表示，用BNF范式定义如下：

其中，水雷组件ID MineComponent_ID为水雷组件标识，表示水雷组件的名称，水雷组件标识具有全局唯一性。水雷类型Mine_Type主要描述水雷所属的类型，包括沉底雷、锚雷、火箭上浮式水雷和自航式水雷。机动特性Mine_Mobility主要描述水雷机动特性信息，如机动速度、作战半径、机动深度等。水雷布设深度Mine_Depth主要描述水雷可以布设的最大深度和最小深度。水雷引信Mine_Detonator主要描述水雷的引信类型，包括磁引信、声引信、磁-声混合引信、磁-声-水压混合引信等，不同类型的引信导致水雷的自主感知和自主决策的能力是不同的。水雷目标类型Mine_Target主要描述水雷具备对抗能力的目标类型，包括大型水面舰艇、中型水面舰艇、小型水面舰艇、潜艇等。水雷毁伤能力Mine_Damage主要描述水雷对不同的目标的毁伤能力，如重创、轻损等级别。水雷空间特征Plat_Characteristic主要描述水雷空间特征信息，主要包括水雷的外部尺寸特征等。

按照通信设备工程领域分类，通信设备类模型涉及有线通信和无线通信两种通信手段。其中，有线通信可靠性高，不易受干扰。因此，通信设备类模型主要对无线通信设备进行建模和描述。通信设备组件子库容纳了短波通信设备组件、超短波通信设备组件等，基本涵盖了所有无线通信设备，能够通过对通信设备组件参数的调整，实现不同型号通信设备仿真模型的生成。通信设备组件CommuicationComponent可由通信设备组件IDCommuicationComponent_ID、通信设备类型Commuication_Type、俯仰角Commuication_Pitch、方位角Commuication_Azimuth、功率Commuication_Power、带宽Commuication_BW、信噪比Commuication_SNR和频段Commuication_FR的八元组表示，用BNF范式定义如下：

其中，通信设备组件ID为通信设备组件标识，表示通信设备组件的名称，通信设备组件标识具有全局唯一性。通信设备类型Commuication_Type主要描述通信设备所属的类型，包括短波通信、超短波通信、长波通信、卫星通信、光纤通信和有线电话通信。俯仰角Commuication_Pitch主要描述通信设备的通信信号在天线垂直方向上的覆盖范围。方位角Commuication_Azimuth描述通信设备的通信信号在天线水平方向上的覆盖范围。功率Commuication_Power描述通信设备的通信信号的信号发射强度。带宽Commuication_BW主要描述通信设备的通信信号数据传输的能力。信噪比Commuication_SNR主要描述通信设备的通信质量的可靠性。频段Commuication_FR主要描述通信设备的电磁波频率范围。

按照传感器工程领域分类，传感器组件子库容纳了雷达组件、声纳组件、成像设备组件等，能够通过对传感器组件参数的调整，实现不同型号、不同类型传感器仿真模型的生成。不同的传感器的描述是不同的，下面以雷达组件为例进行介绍。

雷达组件RadarComponent可由雷达组件ID RadarComponent_ID、方位角Radar_Azimuth、俯仰角Radar_Pitch、目标类型Radar_TargetType、目标检测属性Radar_TargetAttribute、目标速度范围Radar_TargetSpeed、目标距离范围Radar_TargetRange和目标高度范围Radar_Altitude的八元组表示，用BNF范式定义如下：

其中，雷达组件ID为雷达组件标识，表示雷达组件的名称，雷达组件标识具有全局唯一性。方位角Radar_Azimuth主要描述雷达设备的雷达信号在天线水平方向上的覆盖范围。俯仰角Commuication_Pitch主要描述雷达设备的雷达信号在天线垂直方向上的覆盖范围。目标类型Radar_TargetType主要描述雷达能够探测的目标类型，包括高空目标、中空目标、低空目标、超低空目标、海上目标等。目标检测属性Radar_TargetAttribute主要描述雷达对不同雷达反射截面积目标的探测能力。目标速度范围Radar_TargetSpeed主要描述雷达设备能够探测目标的速度范围。目标距离范围Radar_TargetRange主要描述雷达设备能够探测目标的距离范围。目标高度范围Radar_Altitude主要描述雷达设备能够探测目标的高度范围。

按照干扰设备工程领域分类，干扰设备组件子库容纳了雷达干扰组件、通信干扰组件、无源干扰组件等，能够通过对干扰设备组件参数的调整，实现不同型号、不同类型干扰设备仿真模型的生成。干扰设备组件组件EWComponent可由干扰设备组件ID EW_ID、干扰样式EW_Type、干扰功率EW_Power、干扰频段EW_FR、方位角EW_Azimuth和俯仰角EW_Pitch的六元组表示，用BNF范式定义如下：

其中，干扰设备组件ID EW_ID为干扰设备组件标识，表示干扰设备的名称，干扰设备标识具有全局唯一性。干扰样式EW_Type主要描述干扰设备的干扰手段，包括有源雷达干扰、有源通信干扰、无源雷达干扰等。干扰功率EW_Power主要描述干扰设备的干扰信号的信号发射强度。干扰频段EW_FR主要描述干扰设备的电磁波频率范围。方位角EW_Azimuth主要描述干扰设备的干扰信号在天线水平方向上的覆盖范围。俯仰角EW_Pitch主要描述干扰设备的干扰信号在天线垂直方向上的覆盖范围。

通信网络类模型主要对武器装备体系的通信网络进行建模描述，通信网络组件子库容纳了不同类型通信网络组件，能够通过对通信网络组件参数的调整，实现不同类型通信网络仿真模型的生成。通信网络组件NetComponent可由网络ID Net_ID、参与网络的武器装备实体EquipEntityID、参与网络的通信设备CommuicationComponent_ID、网络类型Net_Type、网络协议Net_Protocol和网络时延Net_Delay的六元组表示，用BNF范式定义如下：

其中，网络ID Net_ID为网络组件标识，表示网络组件的名称，网络组件标识具有全局唯一性。参与网络武器装备实体EquipEntityID主要描述在接入网络的武器装备实体ID，武器装备实体的描述将在下节进行描述。参与网络的通信设备CommuicationComponent_ID主要描述在接入网络的通信设备组件。网络类型Net_Type主要描述网络的类型，如有线网络、无线网络等。网络协议Net_Protocol主要描述网络的通信规则。网络时延Net_Delay主要描述网络内信息传递的时间。

根据目标性质，作战目标类模型组件库包括武器装备类目标组件子库和非装备类目标组件子库。其中，武器装备类目标组件与上述武器装备类组件构造相同。非装备类目标组件子库容纳了不同类型固定目标组件，能够通过对非装备类目标组件参数的调整，实现不同类型非装备类目标仿真模型的生成。非装备类目标组件NonEquipTargetComponent可由非装备类目标组件ID NonEquipTarget_ID、目标类型NonEquipTarget_Type、使用性质NonEquipTarget_Nature、几何形状NonEquipTarget_Shape、面积要素NonEquipTarget_Area、相对高度NonEquipTarget_Altitude、结构材质NonEquipTarget_Material、抗毁能力NonEquipTarget_Antidamage的八元组表示，用BNF范式定义如下：

其中，非装备类目标组件ID NonEquipTargetComponent_ID为非类装备目标组件标识，表示非装备类目标组件的名称，非装备类目标组件标识具有全局唯一性。目标类型NonEquipTarget_Type主要描述目标的功能类型，如发电厂、机场跑道、变电站、雷达站等。使用性质NonEquipTarget_Nature主要描述目标的使用属性，包括军用、民用、军民合用。几何形状NonEquipTarget_Shape主要描述目标的外部俯视形状，包括圆形、椭圆形、矩形等。面积要素NonEquipTarget_Area主要描述目标俯视截面积。相对高度NonEquipTarget_Altitude主要描述目标实体质心距地表的垂直距离。结构材质NonEquipTarget_Material主要描述目标的材质，包括全金属、钢筋混凝土、水泥混凝土、砖瓦混合、简易结构等。抗毁能力NonEquipTarget_Antidamage主要描述目标材质结构的抗毁性，包括抗燃烧、抗爆破、抗穿甲、抗侵彻等。

联合作战武器装备运用仿真模型组件开发主要采取以下方式：

1)对新的仿真模型组件，各军事专业领域专家通过对建模的客观对象系统抽象化并用逻辑系统表达出来，形成可重用的组件。

2)对部分现有不完善的仿真模型组件，通过改进仿真模型组件功能，规范仿真模型组件接口，形成改进型的模型组件。

3)对未组件化的仿真模型，按组件标准规范进行组件化，形成可用的仿真模型组件。

基于统一的模型接口规范建立的联合作战多种类型武器装备运用仿真模型组件，其功能实体被封装起来，仿真模型组件的外部引用是通过描述进行的，仿真模型组件内部细节对外部而言是透明的，从而使得仿真模型组件具有很好的可重用性和可组合性，它与其他仿真模型组件之间保持着很高地松散耦合性。但是，在保持耦合性之外，模型功能实体与接口还存在着一一对应的关系。因此，对联合作战武器装备仿真运用模型组件的集成就表现为对应的接口集合、界面元素集合及其映射关系集合的简单相加，可根据联合作战武器装备运用的仿真想定需求进行接口的灵活组合和装配，便于实现联合作战武器装备运用模型组件的集成。

开发完成并经过测试的仿真模型组件将按照统一规范存放于通用化的联合作战武器装备运用仿真模型组件库中统一管理，以便随时的查询、调用和组装，实现仿真模型组件层次的组合和重用。

步骤2：按照仿真实体功能需求，依据实体装配模板，通过模型组件装配、模型数据映射和显示模型加载，建立仿真实体模型。

仿真实体模型包括武器装备仿真实体和作战目标仿真实体两类仿真实体模型。各仿真实体模型是由联合作战武器装备运用的仿真模型组件库中各相关功能组件结合在一起而形成的具有特定功能和作用规律的实体，反映出各实体的能力或者状态。

武器装备仿真实体模型EquipEntity主要根据客观世界中武器装备的作战能力，将联合作战武器装备运用的仿真模型组件库中武器装备类仿真模型组件子库中相关组件进行装配，将各仿真模型组件的作战功能映射到武器装备仿真实体模型中，形成具有综合作战功能的武器装备仿真实体模型，武器装备仿真实体模型EquipEntity用BNF范式定义如下：

<EquipEntity>::＝<EquipEntity_ID><Position><PlatComponent>[{<WeaponComponent>}][{<CommuicationComponent>}][{<SensorComponent>}][{<EWComponent>}]

其中，武器装备仿真实体模型ID EquipEntity_ID为武器装备仿真实体模型标识。Position表示武器装备仿真实体在空间的地理位置。

作战目标仿真实体模型TargetEntity主要根据客观战场世界中作战目标属性，将联合作战武器装备运用的仿真模型组件库中武器装备类目标仿真模型组件子库和非装备类目标仿真模型组件子库中相关组件进行装配，将各组件映射到作战目标仿真实体模型中，作战目标仿真实体模型TargetEntity用BNF范式定义如下：

其中，作战目标仿真实体模型ID TargetEntity_ID为作战目标仿真实体模型标识。Position表示作战目标仿真实体在空间的地理位置。

各仿真模型组件的数据结构基本是不变的，变化的是具体的模型参数，而仿真实体模型是具有变结构特点的，是根据具体建模对象或者不同任务条件对仿真实体模型结构的功能需求，对仿真组件进行灵活装配的。

针对联合作战武器装备运用仿真模型组件结构同构化、仿真实体模型异构化的特点，按照装备功能需求将不同的仿真模型组件灵活的组装成仿真实体模型。

仿真模型组件和仿真实体模型之间属于隶属关系，仿真实体模型与仿真模型组件通过隶属关系绑定在一起，仿真实体模型本身也是一个物理上存在的实体，如作战飞机仿真实体模型与作战飞机平台仿真模型组件，作战飞机仿真实体模型是一个物理实体，其子模型作战飞机平台仿真模型组件也是物理实体。隶属关系的组合主要目的是通过隶属关系描述仿真实体模型之间的逻辑存在关系，即仿真实体模型的存在与否决定了仿真模型组件的存亡。

目前，仿真模型组件的组装方法主要包括三种：黑盒组装方法、白盒组装方法和灰盒组装方法。

黑盒组装方法不需要理解仿真模型组件的实现细节，也不需要清楚仿真实体模型的结构，但是在仿真模型组件组装时需要明确仿真模型组件的交互接口以及功能，因此它对仿真模型组件的要求比较高，技术实现难度较大，对仿真模型组件组装人员的素质与能力的要求也比较高。

白盒组装方法可以得到仿真模型组件的具体实现细节以及仿真实体模型结构等相关技术，仿真模型组件组装者可以在充分理解仿真实体模型后再开始组装，并且可以随时更改模型。

灰盒组装方法介于黑盒组装方法和白盒组装方法之间，通过调整仿真模型组件的组装机制而不是修改仿真模型组件来满足仿真实体模型组装的需求，既实现了组件组装的灵活性，又不至于过于复杂。

根据仿真实体模型建模任务和仿真实体模型的物理组成架构，采用白盒的方法，手动配置相应的仿真模型组件、相应的仿真模型组件参数数据、相应的二维/三维仿真显示模型来描述仿真实体。按照语法规则，依据仿真实体模型装配模板，对仿真模型组件进行组合装配，通过仿真模型组件装配、模型数据映射和显示模型加载，并对组合后仿真实体模型进行检验，完成的仿真实体模型并存入仿真实体模型库待进一步的仿真应用，实现仿真实体模型层次的组合和重用。

仿真实体模型装配模板定义如下：

(DefTemplate Entity

(Slot Name)

(Slot EntityID)

(Slot Type)

(multislot Composent)

(Slot Data)

(Slot Display))

其中，在Entity模板中，Name表示仿真实体模型的名称；EntityID表示仿真实体模型的唯一标识符，唯一标识符是在整个仿真实体模型体系中都是唯一的，它可以表明仿真实体模型处于仿真实体模型体系中位置、仿真实体模型的类型等；Type表示仿真实体模型的类型，如武器装备类仿真实体、作战目标类仿真实体，Composent表示仿真实体模型具备的仿真模型组件资源，例如若为武器装备类仿真实体模型，则仿真模型组件资源包括装备平台仿真模型组件、传感器仿真模型组件、通信设备仿真模型组件、打击武器仿真模型组件等，它允许有多个值；Data表示与仿真实体模型组件资源相对应参数的数据结构；Display表示与仿真实体模型相对应的二维/三维显示模型的存储位置。

步骤3：对仿真实体模型进行实例化，按照体系能力需求，通过体系装配模板将实例化实体之间的关系进行描述和固化，建立仿真应用体系模型。

仿真应用体系模型主要包括武器装备体系仿真模型和作战目标体系仿真模型。体系主要刻画各类仿真实体模型之间的复杂关系。

武器装备体系主要是面向作战任务需求，在通信网络的支撑下由功能上相互联系、相互作用的各种武器装备实体动态聚合形成的更高层次的整体，是一定数量、不同种类与型号的主战装备、信息装备和保障装备根据任务动态构建的。武器装备体系具有一般体系整体性、内部组成多样性、多层次性、综合集成性等特点。在对武器装备体系仿真模型描述时，要关注不同武器装备之间的信息流向和协同合作关系。武器装备体系仿真模型EquipSoS用BNF范式定义如下：

<EquipSoS>::＝<EquipSoS_ID><EquipSoS_Type>[{<NetComponent>}]

其中，武器装备体系仿真模型ID EquipSoS_ID为武器装备体系仿真模型标识。EquipSoS_Type表示武器装备体系仿真模型类型。

作战目标体系仿真模型是由多个武器装备类目标仿真实体以及非武器装备类目标仿真实体(如基础设施、作战保障设施等固定目标)组成的为完成某个使命任务的目标实体集合。作战目标之间存在着各种关联关系，如感知、指控、协同、保障、防御等关联关系，对于相关联的作战目标，一个作战目标的运行状态会立即对作战目标体系外作战目标的运行状态产生直接影响。各作战目标的运行状态直接关乎整个作战目标体系的运行和功能状态。作战目标体系TargetSoS用BNF范式定义如下：

<TargetSoS>::＝<TargetSoS_ID><TargetSoS_Type>[{<NetComponent>}]|[{<TargetRelation>}]

其中，作战目标体系仿真模型ID TargetSoS_ID为作战目标体系仿真模型标识。TargetSoS_Type表示作战目标体系仿真模型类型。TargetRelation表示作战目标实体之间的关系。

仿真实体模型和仿真应用体系模型之间属于聚合关系。在聚合关系的组合中，仿真应用体系模型通常只是一个逻辑上的概念组合，如武器装备体系，武器装备体系不是一个实际存在的实体，但武器装备是真正的实体，而武器装备体系是表达武器装备实体之间通信互联关系或者功能聚合关系的一个“虚拟实体”。

根据仿真应用体系模型构建的需求，对仿真实体模型进行实例化，按照语法规则，通过体系装配模板将实例化仿真实体之间的关系进行描述和固化，建立武器装备体系仿真模型或者作战目标体系仿真模型，并对组合后体系模型进行检验。体系装配模板定义如下：

(DefTemplate SoS

(Slot Name)

(Slot SoSID)

(Slot Type)

(multislot Entity)

其中，在SoS模板中，Name表示仿真应用体系模型的名称；SoSID表示仿真应用体系模型的唯一标识符，唯一标识符是在整个仿真应用体系模型中都是唯一的，它可以表明仿真实体模型处于仿真应用体系模型中位置，仿真应用体系模型的类型等；Type表示仿真应用体系模型的类型，如武器装备体系、作战目标体系；Entity表示仿真应用体系模型具备的仿真实体模型资源。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模系统，包括：组件库构建要素获取模块、仿真模型组件库构建模块、仿真实体模型确定模块以及仿真应用体系模型确定模块，其中：

仿真模型组件库构建模块：用于根据作战要素、联合作战武器装备运用的客观系统以及组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

仿真实体模型确定模块：用于获取仿真实体功能需求和仿真实体模型装配模板；根据仿真实体功能需求、仿真模型组件库以及仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型。

仿真应用体系模型确定模块：获取仿真应用体系模型构建需求和仿真体系装配模板；根据仿真应用体系模型构建的需求，对仿真实体模型进行实例化，得到仿真实例；根据仿真应用体系模型构建需求、仿真实例和仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型。

在其中一个实施例中，组件标准规范包括统一模型接口规范；仿真模型组件库构建模块还用于：根据作战要素和客观系统，得到客观系统的逻辑系统表达；根据统一模型接口规范和逻辑系统表达，得到具有统一模型接口的联合作战多种类型武器装备运用的仿真模型组件；将仿真模型组件按照统一规范存放，得到联合作战武器装备运用的仿真模型组件库。

在其中一个实施例中，仿真实体功能需求包括仿真实体建模任务、仿真实体物理组成架构和作战目标属性；仿真实体模型包括武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型；联合作战武器装备作战运用的仿真模型组件库包括武器装备类仿真模型组件子库和作战目标类仿真模型组件子库；作战目标类仿真模型组件子库包括武器装备类目标仿真模型组件子库和非装备类目标仿真模型组件子库。仿真实体模型确定模块还用于：根据仿真实体模型建模任务、仿真实体物理组成架构以及武器装备类仿真模型组件子库，得到与仿真实体建模任务相关的目标仿真模型组件；采用白盒组装方法，手动配置目标仿真模型组件、目标仿真模型组件参数数据、相应的仿真显示模型，得到仿真实体设置；根据仿真实体设置、目标仿真模型组件以及仿真实体模型装配模板，得到具有综合作战功能的武器装备仿真实体模型；根据作战目标属性、武器装备类目标仿真模型组件子库、非装备类目标仿真模型组件子库以及仿真实体模型装配模板，采用白盒组装方法，得到作战目标仿真实体模型；根据武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型，得到仿真实体模型。

在其中一个实施例中，仿真实例包括武器装备仿真实例和作战目标仿真实例；仿真应用体系模型确定模块还用于：根据仿真应用体系模型构建需求、武器装备仿真实例和体系装配模板，得到武器装备体系模型；根据仿真应用体系模型构建需求、作战目标仿真实例以及体系装配模板，得到作战目标体系模型；根据武器装备体系模型和作战目标体系模型，得到仿真应用体系模型。

关于基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模系统的具体限定可以参见上文中对于基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法的限定，在此不再赘述。上述基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模方法，其特征在于，所述方法包括：

获取作战要素、组件标准规范以及联合作战武器装备运用的客观系统；

根据所述作战要素、所述客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库；

获取仿真实体功能需求和仿真实体模型装配模板；

根据所述仿真实体功能需求、所述仿真模型组件库以及所述仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型；

获取仿真应用体系模型构建需求和仿真体系装配模板；

根据所述仿真应用体系模型构建的需求，对所述仿真实体模型进行实例化，得到仿真实例；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组件标准规范包括统一模型接口规范；

根据所述作战要素、所述客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库，包括：

根据所述作战要素和所述客观系统，得到所述客观系统的逻辑系统表达；

根据所述统一模型接口规范和所述逻辑系统表达，得到具有统一模型接口的联合作战多种类型武器装备运用的仿真模型组件；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述作战要素、所述客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库，包括：

获取待统一仿真模型组件；

根据所述组件标准规范，对所述待统一仿真模型组件进行处理，得到改进型模型组件；

获取待组件化仿真模型；

根据所述组件标准规范，对所述待组件化仿真模型进行组件化，得到可用仿真模型组件；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真实体功能需求包括仿真实体建模任务、仿真实体物理组成架构和作战目标属性；

仿真实体模型包括武器装备仿真实体模型和作战目标仿真实体模型；

联合作战武器装备作战运用的仿真模型组件库包括武器装备类仿真模型组件子库和作战目标类仿真模型组件子库；

所述作战目标类仿真模型组件子库包括武器装备类目标仿真模型组件子库和非装备类目标仿真模型组件子库；

根据所述仿真实体功能需求、所述仿真模型组件库以及仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型，包括：

根据仿真实体模型建模任务、仿真实体物理组成架构以及所述武器装备类仿真模型组件子库，得到与所述仿真实体建模任务相关的目标仿真模型组件；

采用白盒组装方法，手动配置所述目标仿真模型组件、所述目标仿真模型组件参数数据、相应的仿真显示模型，得到仿真实体设置；

根据所述仿真实体设置、所述目标仿真模型组件以及所述仿真实体模型装配模板，得到具有综合作战功能的武器装备仿真实体模型；

根据所述作战目标属性、所述武器装备类目标仿真模型组件子库、所述非装备类目标仿真模型组件子库以及所述仿真实体模型装配模板，采用白盒组装方法，得到作战目标仿真实体模型；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真实例包括武器装备仿真实例和作战目标仿真实例；

仿真应用体系模型包括武器装备体系模型和作战目标体系模型；

根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述仿真实例和所述仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型，包括：

根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述武器装备仿真实例和所述体系装配模板，得到武器装备体系模型；

根据仿真应用体系模型构建需求、所述作战目标仿真实例以及体系装配模板，得到作战目标体系模型；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述武器装备类仿真模型组件子库包括装备平台仿真模型组件、打击武器仿真模型组件、通信设备仿真模型组件、传感器仿真模型组件、干扰设备仿真模型组件和通信网络仿真模型组件。

7.一种基于组件的联合作战武器装备运用仿真建模系统，其特征在于，所述系统包括组件库构建要素获取模块、仿真模型组件库构建模块、仿真实体模型确定模块以及仿真应用体系模型确定模块，其中：

组件库构建要素获取模块：用于获取作战要素、联合作战武器装备运用的客观系统和组件标准规范；

仿真模型组件库构建模块：用于根据所述作战要素、所述联合作战武器装备运用的客观系统以及所述组件标准规范，建立联合作战武器装备运用的仿真模型组件库；

仿真实体模型确定模块：用于获取仿真实体功能需求和仿真实体模型装配模板；根据所述仿真实体功能需求、所述仿真模型组件库以及所述仿真实体模型装配模板，得到仿真实体模型；

仿真应用体系模型确定模块：获取仿真应用体系模型构建需求和仿真体系装配模板；根据所述仿真应用体系模型构建的需求，对所述仿真实体模型进行实例化，得到仿真实例；根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述仿真实例和所述仿真体系装配模板，得到仿真应用体系模型。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述组件标准规范包括统一模型接口规范；

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述仿真实体功能需求包括仿真实体建模任务、仿真实体物理组成架构和作战目标属性；

所述作战目标类仿真模型组件子库包括武器装备类目标仿真模型组件子库和非装备类目标仿真模型组件子库。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述仿真实例包括武器装备仿真实例和作战目标仿真实例；

所述仿真应用体系模型确定模块还用于：根据所述仿真应用体系模型构建需求、所述武器装备仿真实例和所述体系装配模板，得到武器装备体系模型；根据仿真应用体系模型构建需求、所述作战目标仿真实例以及体系装配模板，得到作战目标体系模型；根据所述武器装备体系模型和所述作战目标体系模型，得到仿真应用体系模型。