CN115310263A - 多视角联合仿真系统、方法、计算机设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于系统仿真技术领域，提供了一种多视角联合仿真系统、方法、计算机设备和存储介质，根据DoDAF模型中OV视角下作战单位和SV视角下的作战系统的关联关系，实现OV视角和SV视角下不同类型的事件映射，基于SV视角与作战仿真模型仿真增加OV视角的仿真，实现作战层面与系统层面的纵向联合仿真。本发明采用基于模型的联合仿真方式，既保证了SV视角设计成果自上而下的有效传递，也自下而上对OV视角正确性和完整性进行验证，进一步提高体系架构模型的置信度。
Description
技术领域
本发明属于系统仿真技术领域，尤其涉及一种多视角联合仿真系统、方法、计算机设备和存储介质。
背景技术
目前国内采用DoDAF模型中的OV视角（Operational View，以下简称OV视角）仿真均用于作战概念展示，SV视角（Systems View，以下简称SV视角）仿真用于装备体系论证，都是从单视角的层面进行仿真验证，这样即无法说明OV视角设计的合理性和完整性，同时也无法验证下层SV视角设计成果对上层OV视角设计要求的满足情况。
基于此，本申请提出了一种多视角联合仿真系统、方法、计算机设备和存储介质。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多视角联合仿真系统、方法、计算机设备和存储介质，旨在解决背景技术中所提出的现有技术存在的问题。
本发明实施例是这样实现的，多视角联合仿真系统，所述系统包括体系架构设计平台、作战场景仿真平台和多视角联合仿真平台，其中：
所述体系架构设计平台用于对应用场景建立体系架构模型，且在所述体系架构模型中从作战层面和系统层面分别构建相应的业务视图；
所述作战场景仿真平台用于根据应用场景完成对应作战系统的兵力部署、作战任务设定以及交战规则触发，进而完成建立具备时空关系的仿真推演模型；
所述多视角联合仿真平台用于抽取体系架构模型中的数据，并根据映射关系建立作战视角下事件与系统视角下事件的关系，实现体系架构设计平台中系统视角和作战场景仿真平台的联合仿真推演，并根据事件关系驱动体系架构设计平台中作战视角仿真。
本发明实施例的另一目的在于提供一种多视角联合仿真方法，所述方法包括以下步骤：
根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件；
根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
根据具体应用场景构建作战仿真模型，完成兵力部署、兵力编组及任务规划；
作战仿真模型根据战场时空信息发送系统事件驱动体系架构模型SV视角运行；
根据事件关系列表，确定系统事件对应的作战事件以在OV视角中驱动其运行；
统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述多视角联合仿真方法的步骤。
本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述多视角联合仿真方法的步骤。
本发明实施例根据DoDAF模型中OV视角下作战单位和SV视角下的作战系统的关联关系，实现OV视角和SV视角下不同类型的事件映射，基于SV视角与作战仿真模型仿真增加OV视角的仿真，实现作战层面与系统层面的纵向联合仿真。本发明采用基于模型的联合仿真方式，既保证了SV视角设计成果自上而下的有效传递，也自下而上对OV视角正确性和完整性进行验证，进一步提高体系架构模型的置信度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多视角联合仿真系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的多视角联合仿真平台的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的定义任务指挥部、预警侦察群和目标打击群之间的作战任务和作战流程OV-5b视图；
图4为本发明实施例提供的定义每个作战单位的状态图OV-6b视图；
图5为本发明实施例提供的将作战单位细化到作战系统的示意图；
图6为本发明实施例提供的从系统层面构建SV视图，定义系统之间的任务流程SV-4视图；
图7为本发明实施例提供的SV视角触发运行时，OV视角同步可触发运行的示意图；
图8为本发明实施例提供的多视角联合仿真方法的流程图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
如图1、图4-8所示，在一个实施例中，提出了一种多视角联合仿真方法，具体可以包括以下步骤：
S100，根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
S200，将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件，本发明实施例在实际应用时，由于作战单位是多个武器系统的组合，属于抽象的组合系统，属于顶层，而作战系统则属于单个武器系统，是具体的某一型号的系统，因此自顶向下是指由抽象到具体、由复杂到简单的过程；
S300，根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
S400，根据具体应用场景构建作战仿真模型，完成兵力部署、兵力编组及任务规划；
S500，作战仿真模型根据战场时空信息发送系统事件驱动体系架构模型SV视角运行；
S600，根据事件关系列表，确定系统事件对应的作战事件以在OV视角中驱动其运行；
S700，统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
本发明实施例中所述SV视角建模和OV视角建模，以及后期的SV视角和OV视角仿真运行均在体系架构设计平台内完成，所述体系架构设计平台采用美国国防部体系架构框架DoDAF标准，模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。
在实际应用时，以取得某区域制空权为例，按照DoDAF框架和UPDM语言构建体系架构设计平台；然后从作战层面构建OV视角（即进行OV视角建模），定义作战单位包括任务指挥部、预警侦察群和目标打击群；如图3所示，再定义任务指挥部、预警侦察群和目标打击群之间的作战任务和作战流程OV-5b视图；如图4所示，然后定义每个作战单位的状态图OV-6b视图；如图5所示，将作战单位细化到作战系统，预警侦察群包括预警机、无人侦察机、有人侦察机，任务指挥部包括情报中心和指挥中心，目标打击群包括攻击机；如图6所示，从作战系统层面构建SV视图（即进行SV视角建模），定义系统之间的任务流程SV-4视图；由于无人侦察机和有人侦察机都属于预警侦察群作战单位，所以无人侦察机中的无人机识别目标信息系统事件和有人侦察机中有人机识别目标信息都可以匹配上预警侦察群中的目标图像信息作战事件；构建作战仿真模型，完成系统兵力部署、航迹规划、任务分配；由于作战仿真模型是以系统为最小单位进行仿真，与体系架构模型SV视角颗粒度相同，所以将作战仿真模型与体系架构SV视角进行联合仿真，由作战仿真模型产生系统事件驱动SV视角运行；如图7所示，由于无人机识别目标信息系统事件可映射到作战事件上，所以当SV视角触发运行时，OV视角同步可触发运行；通过联合仿真的方式，自下而上验证OV视角设计结果的合理性和完整性。
作为优选的，本发明实施例中，自下而上验证OV视角设计结果的合理性和完整性可以通过判断每次SV视角仿真是否都有正确的作战设计流程响应来进行。此处，自下而上与自顶向下相互对应，是指通过具体的SV视角运行流程验证抽象的OV流程的合理设计。当SV视角仿真没有正确的作战设计流程响应时，则需要重新调整建模仿真过程。
其中，附图1中所示，0V-1代表对作战单位组成进行建模；OV-5b代表对基于作战单位之间的作战流程进行建模；OV-6c代表对作战单位之间的触发事件按流程顺序建模；OV-6b代表对作战单位自身的状态转移进行建模；SV-1代表对作战系统组成进行建模；SV-2代表对作战系统之间的接口关系进行建模；SV-4代表对作战系统之间的系统工作流程进行建模；SV-10c代表对作战系统之间的触发事件按流程顺序建模；SV10b代表对作战单位自身的状态转移建模；SV-7代表对作战单位的功能牵引性能要求进行建模。
本发明采用基于模型的系统工程方法，根据DoDAF模型中OV视角下作战单位和SV视角下的作战系统的关联关系，实现OV视角和SV视角下不同类型的事件映射，基于SV视角与作战仿真模型仿真增加OV视角的仿真，实现作战层面与系统层面的纵向联合仿真。本方法采用基于模型的联合仿真方式，即保证了SV视角设计成果自上而下的有效传递，也自下而上对OV视角正确性和完整性进行验证，进一步提高体系架构模型的置信度。
如图1所示，在一个实施例中，提供了一种多视角联合仿真系统，所述系统包括体系架构设计平台100、作战场景仿真平台200和多视角联合仿真平台300，其中：
所述体系架构设计平台100用于对应用场景建立体系架构模型，且在所述体系架构模型中从作战层面和系统层面分别构建相应的业务视图；
所述作战场景仿真平台200用于根据应用场景完成对应作战系统的兵力部署、作战任务设定以及交战规则触发，进而完成建立具备时空关系的仿真推演模型；
所述多视角联合仿真平台300用于抽取体系架构模型中的数据，并根据映射关系建立作战视角下事件与系统视角下事件的关系，实现体系架构设计平台中系统视角和作战场景仿真平台的联合仿真推演，并根据事件关系驱动体系架构设计平台中作战视角仿真。
本发明实施例中所述体系架构设计平台100采用美国国防部体系架构框架DoDAF标准，模型中的视图元素遵循体系架构描述语言UPDM标准。所述作战场景仿真平台200中的仿真推演模型实际上即为构建作战仿真模型，其支持战役、战术级仿真。多视角联合仿真平台300支持自动将作战事件和系统事件的映射绑定，并且可通过该平台实现体系架构设计平台下作战视角、系统视角与作战场景仿真平台联合仿真。
如图1所示，在一个实施例中，所述体系架构设计平台100具体包括OV视角建模单元101、SV视角建模单元102、SV视角仿真单元103和OV视角仿真单元104，其中：
所述OV视角建模单元101用于根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
所述SV视角建模单元102用于将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件；
所述SV视角仿真单元103用于根据作战场景仿真平台发送的系统事件驱动体系架构设计平台进行SV视角的仿真运行；
所述OV视角仿真单元104用于对与系统事件对应的作战事件进行OV视角的仿真运行。
本发明实施例中，体系架构设计平台100可以从系统层面和作战层面分别进行视角建模和仿真，其中的作战层面主要为作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，系统层面主要是作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态。
如图2所示，在一个实施例中，所述多视角联合仿真平台300包括数据抽取单元301、映射建立单元302和联合仿真推演单元303，其中：
所述数据抽取单元301用于抽取OV视角建模单元和SV视角建模单元中的数据；
所述映射建立单元302用于根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
所述联合仿真推演单元303用于根据映射关系实现体系架构设计平台中系统视角和作战场景仿真平台的联合仿真推演，并根据事件关系驱动体系架构设计平台中作战视角仿真。
具体的来说，所述对应事件关系列表至少包括作战事件名称、作战事件接收方、系统事件名称和系统事件接收方信息。
本发明实施例中，其通过数据抽取单元301用于抽取OV视角建模单元和SV视角建模单元中的数据，由于OV视角跟SV视角的数据都在同一个数据源或数据库中，而且其数据存储结构有特定规则的，实际应用时，可以按照数据的类型及层次关系通过平台的API接口提取所需的数据信息；基于此建立两者之间的映射关系，在SV视角仿真运行之后，根据由映射关系所得的事件关系列表，找到系统事件对应的作战事件以实现OV视角的运行。
在一个实施例中，所述系统还包括验证模块，所述验证模块用于统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
本发明实施例中，作为优选的，验证方式为判断每次SV视角仿真是否都有正确的作战设计流程响应。
图9示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图9所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现多视角联合仿真方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行多视角联合仿真方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供多视角联合仿真系统可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图9所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该多视角联合仿真系统的各个程序模块，比如，图1所示的体系架构设计平台100、作战场景仿真平台200和多视角联合仿真平台300。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的多视角联合仿真方法中的步骤。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S100，根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
S200，将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件；
S300，根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
S400，根据具体应用场景构建作战仿真模型，完成兵力部署、兵力编组及任务规划；
S500，作战仿真模型根据战场时空信息发送系统事件驱动体系架构模型SV视角运行；
S600，根据事件关系列表，确定系统事件对应的作战事件以在OV视角中驱动其运行；
S700，统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
S100，根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
S200，将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件；
S300，根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
S400，根据具体应用场景构建作战仿真模型，完成兵力部署、兵力编组及任务规划；
S500，作战仿真模型根据战场时空信息发送系统事件驱动体系架构模型SV视角运行；
S600，根据事件关系列表，确定系统事件对应的作战事件以在OV视角中驱动其运行；
S700，统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
应该理解的是，虽然本发明各实施例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，各实施例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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上所述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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.多视角联合仿真系统，其特征在于，所述系统包括体系架构设计平台、作战场景仿真平台和多视角联合仿真平台，其中：
所述体系架构设计平台用于对应用场景建立体系架构模型，且在所述体系架构模型中从作战层面和系统层面分别构建相应的业务视图；
所述作战场景仿真平台用于根据应用场景完成对应作战系统的兵力部署、作战任务设定以及交战规则触发，进而完成建立具备时空关系的仿真推演模型；
所述多视角联合仿真平台用于抽取体系架构模型中的数据，并根据映射关系建立作战视角下事件与系统视角下事件的关系，实现体系架构设计平台中系统视角和作战场景仿真平台的联合仿真推演，并根据事件关系驱动体系架构设计平台中作战视角仿真。
2.根据权利要求1所述的多视角联合仿真系统，其特征在于，所述体系架构设计平台包括：
OV视角建模单元，用于根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
SV视角建模单元，用于将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件；
SV视角仿真单元，用于根据作战场景仿真平台发送的系统事件驱动体系架构设计平台进行SV视角的仿真运行；
OV视角仿真单元，用于对与系统事件对应的作战事件进行OV视角的仿真运行。
3.根据权利要求2所述的多视角联合仿真系统，其特征在于，所述多视角联合仿真平台包括：
数据抽取单元，用于抽取OV视角建模单元和SV视角建模单元中的数据；
映射建立单元，用于根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
联合仿真推演单元，用于根据映射关系实现体系架构设计平台中系统视角和作战场景仿真平台的联合仿真推演，并根据事件关系驱动体系架构设计平台中作战视角仿真。
4.根据权利要求3所述的多视角联合仿真系统，其特征在于，所述对应事件关系列表至少包括作战事件名称、作战事件接收方、系统事件名称和系统事件接收方信息。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的多视角联合仿真系统，其特征在于，所述系统还包括验证模块，所述验证模块用于统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
6.多视角联合仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据具体应用场景从作战层面出发，以作战单位为最小单位进行OV视角建模，设计作战单位组成、作战流程以及各作战单位的活动及状态，确定作战层面所需的作战事件；
将OV视角中的作战单位自顶向下细化到作战系统，以作战系统为最小单位进行SV视角建模，设计作战系统组成、系统流程以及各作战系统的活动及状态，确定系统层面所需的系统事件；
根据作战单位与作战系统的映射关系，建立作战事件和系统事件之间的对应事件关系列表；
根据具体应用场景构建作战仿真模型，完成兵力部署、兵力编组及任务规划；
作战仿真模型根据战场时空信息发送系统事件驱动体系架构模型SV视角运行；
根据事件关系列表，确定系统事件对应的作战事件以在OV视角中驱动其运行；
统计OV视角对SV视角运行仿真的响应程度，对作战层面的设计成果完整性和正确性进行验证。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求6所述多视角联合仿真方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求6所述多视角联合仿真方法的步骤。
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