JP2006202035A - Distributed simulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分散環境に存在する複数のオブジェクトが例えばRTI(Run-Time Infrastructure)などの共通基盤を介して情報を授受し合う分散型シミュレーションシステムに関する。特に本発明は、防空飛しょう体システムなどに適用される分散型シミュレーションシステムに関する。 The present invention relates to a distributed simulation system in which a plurality of objects existing in a distributed environment exchange information via a common infrastructure such as RTI (Run-Time Infrastructure). In particular, the present invention relates to a distributed simulation system applied to an air defense flying object system or the like.
近年のソフトウェア技術の進展は目覚しく、モデル駆動型アーキテクチャ(MDA:Model Driven Architecture)などの技術が開発されている(例えば非特許文献1を参照)。また近年では様々な分野においてシミュレーションシステムの需要が高まってきている。このような背景から、過去に開発されたシミュレーションシステムの再利用性と相互運用性を高め、今後の開発・保守コストを低減することを目的として、HLA(High Level Architecture)が策定されている。 Recent advances in software technology have been remarkable, and technologies such as Model Driven Architecture (MDA) have been developed (see, for example, Non-Patent Document 1). In recent years, demand for simulation systems has increased in various fields. Against this background, HLA (High Level Architecture) has been formulated for the purpose of improving reusability and interoperability of simulation systems developed in the past and reducing future development and maintenance costs.
HLAは異なるシミュレーションシステム間を接続するための仕様であり、ルール、オブジェクトモデルテンプレート(OMT)、及び、インタフェース仕様の要素を備える。これらの要素のうちインタフェース仕様はRTIにより実装される。特に、RTIに接続可能なインタフェース仕様を有するシミュレーションオブジェクトはフェデレートと称され、その集合すなわちシミュレーション全体はフェデレーションと称される。 The HLA is a specification for connecting different simulation systems, and includes rules, an object model template (OMT), and interface specification elements. Of these elements, the interface specification is implemented by RTI. In particular, a simulation object having an interface specification that can be connected to an RTI is called a federation, and the set, that is, the entire simulation, is called a federation.
このような枠組みのもとでシミュレーションシステムを形成することにより、過去に開発された資源を有効に利用できると共に、分散型環境における大規模なシステムを構築することが可能になり、大きなメリットを得ることができる。近年では弾道弾モデルなどの飛しょう体モデルをこの種のシミュレーションシステムに適用し、防空システムにおけるミサイルディフェンスの検討に役立てることが行われている。
関連する技術が下記特許文献1に開示される。この文献にはHLA(High Level Architecture)対応のシミュレーション(フェデレーション)などのプログラムに用いられるRTI(Run-Time Infrastructure)ラッパーが開示される。
A related technique is disclosed in Patent Document 1 below. This document discloses an RTI (Run-Time Infrastructure) wrapper used for programs such as simulation (federation) compatible with HLA (High Level Architecture).
ところで既存の防空シミュレーションシステムにおいては、システムを形成する複数のパーソナルコンピュータごとに各モデルの役割を割り当てるようにしている。例えばコンピュータAにはレーダの役割を割り当て、別のコンピュータBには航空機の役割を割り当て、…、というようにである。各コンピュータのモニタには、それぞれ割り当てられたモデルの動きがビジュアルに表示される。 By the way, in the existing air defense simulation system, the role of each model is assigned to each of a plurality of personal computers forming the system. For example, the role of radar is assigned to computer A, the role of aircraft is assigned to another computer B, and so on. The movement of the assigned model is visually displayed on the monitor of each computer.
しかしながら既存のシステムにおいてはモニタ画面の表示態様がいずれも平面表示であり、上空から見た様子が表示されるに過ぎないため、ユーザに提供される情報が非常に限られたものになる。このため飛しょう体の会合、要撃(迎撃)会合などの状況把握に際し、お互いに会合しあうもの同士の高度差を読み取ることができない。このようにモデル間の高度差が重要な意味を持つ局面において、既存のシステムでは状況を理解することが非常に困難であり、防空に関する解析、分析、検討などを効果的に実施することが難しいという不具合がある。さらには防空システムの実運用においても防空指揮官、操作員などの指揮、判断などの遅れ、及び、判断ミス(過ち)を誘発する原因になり好ましくない。
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、ユーザにより多くの情報を提供できるようにし、これにより防空に関する分析や検討作業をより的確かつ迅速に実施できるようにした分散型シミュレーションシステムを提供することにある。
However, in the existing system, the display mode of the monitor screen is a flat display, and only the appearance seen from the sky is displayed, so the information provided to the user is very limited. For this reason, it is impossible to read the altitude difference between the objects meeting each other when grasping the situation such as the meeting of the flying objects and the meeting (intercept). In such a situation where the difference in altitude between models is important, it is very difficult to understand the situation with existing systems, and it is difficult to effectively carry out analysis, analysis, and examination related to air defense. There is a problem that. Furthermore, even in the actual operation of the air defense system, it is not preferable because it causes delays in command and judgment of air defense commanders and operators, and misjudgments (errors).
The present invention has been made under the circumstances described above, and its purpose is to provide a distributed simulation system that enables a user to provide more information, thereby enabling more accurate and quick implementation of air defense analysis and examination work. It is to provide.
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、ネットワークを介して互いに接続される複数のコンピュータにそれぞれロードされたアプリケーションプログラムが、分散型環境に存在する複数のシミュレーションモデル間の情報伝達を保証する共通基盤を利用してシミュレーションを実施する分散型シミュレーションシステムであって、前記複数のシミュレーションモデルは、前記共通基盤への接続インタフェースと、この共通基盤とは異なるレイヤにおける通信インタフェースとをそれぞれ備え、前記通信インタフェースを介して前記複数のシミュレーションモデルのそれぞれの状態データを収集する状態データ収集手段と、この状態データ収集手段により収集された前記状態データに基づいて、前記複数のシミュレーションモデルの3次元的な位置関係を視覚的に表示する表示制御手段とを具備することを特徴とする分散型シミュレーションシステムが提供される。 To achieve the above object, according to one aspect of the present invention, an application program loaded on each of a plurality of computers connected to each other via a network transmits information between a plurality of simulation models existing in a distributed environment. A plurality of simulation models, each of which includes a connection interface to the common base and a communication interface in a layer different from the common base. A state data collecting unit that collects state data of each of the plurality of simulation models via the communication interface, and the plurality of simulation models based on the state data collected by the state data collecting unit Distributed simulation system, characterized by comprising a display control means for visually displaying three-dimensional positional relationship is provided.
このような手段を講じることにより、各シミュレーションモデルの状態データが一元的に収集される。状態データは各シミュレーションモデルの位置、高度、軌道情報、飛行コース、撃破情報などを含む。このデータに基づいて複数のシミュレーションモデルの3次元的な位置関係が算出され、グラフィカルに表示される。これによりモデル間の高度差をオペレータは一目で認識できるようになり、既存のシステムよりも、防空に関する解析、分析、検討などを早く正確に実施できるようになる。また指揮官や操作員などの訓練、教育などを実施する場合には、このような利点を生かして指揮、判断などの遅れ、及びミス(過ち)を減少させることが可能になる。さらには、RTI上のデータ授受とは異なるレイヤにおいて3次元表示のためのデータを授受できるので、RTIの処理負荷を軽減できるメリットも有る。 By taking such means, the state data of each simulation model is collected in a unified manner. The state data includes the position, altitude, trajectory information, flight course, destruction information of each simulation model. Based on this data, the three-dimensional positional relationship of a plurality of simulation models is calculated and displayed graphically. This makes it possible for the operator to recognize the altitude difference between the models at a glance, and to perform analysis, analysis, examination, etc. regarding air defense faster and more accurately than existing systems. Further, when conducting training, education, etc. for commanders and operators, it is possible to take advantage of these advantages to reduce delays in command and judgment, and mistakes (errors). Furthermore, since data for three-dimensional display can be exchanged in a layer different from the exchange of data on RTI, there is also an advantage that the processing load of RTI can be reduced.
本発明によれば、ユーザにより多くの情報を提供できるようになり、これにより防空に関する分析や検討作業をより的確かつ迅速に実施できるようにした分散型シミュレーションシステムを提供することができる。 According to the present invention, it becomes possible to provide a user with a lot of information, thereby providing a distributed simulation system that can perform analysis and examination work on air defense more accurately and quickly.
図1は、本発明に係わる分散型シミュレーションシステムがシミュレーション対象とする防空システムの一例を示すシステム構成図である。図1の防空システムは、複数のFU11と、これらのFU11を接続して互いの情報の授受を可能とする射撃ネットワーク13とを備える。各FU11は、対空機関砲(ガン)や誘導弾発射装置などとして実現される飛翔体発射装置11aと、各飛翔体発射装置11aを統括的に制御するファイヤコントロールシステム(FCS:Fire Control System)11bと、要撃対象となる目標に関する情報を取得するレーダ11cとを備える。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of an air defense system to be simulated by the distributed simulation system according to the present invention. The air defense system of FIG. 1 includes a plurality of
各FUには所定の空域に対応する防空エリアが予め割り当てられ、各FUはその防空エリア内においてそれぞれ固有の防空能力を有する。FCS11bは、レーダ11cにおいて取得される目標情報や他のFUから通知される諸情報をもとに、飛翔体発射装置11aへの目標割り当てなどの処理を実施する。
Each FU is assigned an air defense area corresponding to a predetermined air area in advance, and each FU has its own air defense capability within the air defense area. The FCS 11b performs processing such as target assignment to the flying
図2は、本発明に係わる防空シミュレーションシステムの一実施の形態を示すシステム図である。図1のシステムが地理的領域に展開されるのに対し、図2のシステムはLAN(Local Area Network)を主体として形成されるシステムである。図2のシステムは図1のシステムの運用をシミュレーションにより模倣するために用いられ、その結果をもとに防空戦略の最適化や戦術見積もりなどが実施される。なお本実施形態では、いわゆるシミュレーションをフェデレーションと称する。フェデレーションはRTIをベースとして実現されるHLAインタフェース仕様に規定される用語であり、またフェデレーション中に出現するシミュレーションモデルはフェデレートと称される。 FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment of an air defense simulation system according to the present invention. The system of FIG. 1 is deployed in a geographical area, whereas the system of FIG. 2 is a system formed mainly by a LAN (Local Area Network). The system of FIG. 2 is used to imitate the operation of the system of FIG. 1 by simulation, and based on the result, air defense strategy optimization, tactics estimation, and the like are performed. In the present embodiment, so-called simulation is referred to as federation. Federation is a term defined in the HLA interface specification realized based on RTI, and a simulation model that appears during federation is called federation.
図2において、ラップトップPCなどの複数のコンピュータPC1〜PC3がLAN100を介して互いに接続され、分散処理環境が形成される。コンピュータPC1〜PC3は、LAN100を介して他のコンピュータと情報を授受する仲立ちとなるインタフェース部(I/F)21と、表示部22と、記憶部23と、制御部24と、ユーザインタフェース部25とを備える。記憶部23は、各フェデレートのふるまいを既定するためのシナリオデータ23aを所定の記憶領域に記憶する。また各PC1〜PC3の記憶部23は、防空エリアの3次元的な地形データを示すデジタルマップとしての周辺地形データベース23bを記憶する。ユーザインタフェース部25は、キーボードやマウス(図示せず)などを備え、表示部22上のGUI(Graphical User Interface)環境を用いたユーザの操作を受け付ける。
In FIG. 2, a plurality of computers PC1 to PC3 such as a laptop PC are connected to each other via a
PC1の制御部24は、RTI.exeファイル(符号24a)と、フェデレーション・アプリケーション24bとを備える。RTI.exeファイル24aは、制御部24を、RTI環境を提供するための実行体として動作させるための制御プログラムである。フェデレーション・アプリケーション24bは、ユーザの要求する様々な仕様に応じたフェデレーションを実現するための制御プログラムである。このうちフェデレーション・アプリケーション24bはPC2およびPC3の制御部24にもロードされる。またPC1の制御部24のRTI.exeファイル(符号24a)は、フェデレーション・アプリケーション24bと分けて別のPCでも実行されることができ、フェデレーションを実現することができる。
The
各PC1〜PC3におけるフェデレーション・アプリケーション24bが、LAN100を介してRTI.exe24aの管理の下でオブジェクトのコール、生成、消滅などの処理を実施することによりフェデレーションが実現される。すなわち、フェデレーション・アプリケーション24bおよびRTI.exe24aにより、シナリオデータ23aに基づくフェデレートの自律的な判断によりフェデレーションが進行される、という環境が形成される。フェデレーションの進行中には、各PC1〜PC3のモニタ画面には既存の手法により各フェデレートの位置関係が2次元表示される。その様子を図3に示す。
The
図3においては4つの画面が示され、各画面の左下にはBM,Airplane,Ship、および、SAMとして各フェデレートが示される。すなわちこれらのフェデレートとしての役割を担うPCの表示部22には、対応するフェデレートの状態が2次元的に表示される。
In FIG. 3, four screens are shown, and each federation is shown as BM, Airplane, Ship, and SAM at the lower left of each screen. That is, the corresponding federation state is two-dimensionally displayed on the
ところで、図2においてPC3の制御部24は、フェデレーション・アプリケーション24bに加えて、本実施形態に係わるソフトウェア的な処理機能としてデータ収集プログラム24cを備える。データ収集プログラム24cは、時々刻々と変化する各フェデレートの状態データ、すなわち位置、高度、軌道情報、飛行コース、撃破情報などの情報を、LAN100を介して各フェデレートから収集する。その際、データ収集プログラム24cはRTIとはレイヤの異なるプロトコル、例えばTCP/IPなどのプロトコルを介して状態データを3次元描画プログラム200aに送信する。
In FIG. 2, the
さらに図2のシステムは、3次元描画プログラム200aをインストールされた表示用PC200を備える。3次元描画プログラム200aはデータ収集プログラム24cにより収集された状態データをTCP/IPを介して受け取り、この状態データに基づいて各フェデレートの3次元的な位置関係を算出し、モニタに視覚的に表示する。
Further, the system of FIG. 2 includes a
図4は、この実施形態に係わるフェデレーションの構成を示す概念図である。このフェデレーションにおいては、敵機E1,E2、味方機C1,C2、センサB1,B2、迎撃装置D1,D2、制御局G1および表示器F1,F2,F3がシミュレーションモデルとなる。このほかフェデレーションに参加するオブジェクトとして、飛翔体H1,H2がある。 FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of the federation according to this embodiment. In this federation, enemy aircraft E1, E2, friendly aircraft C1, C2, sensors B1, B2, interceptors D1, D2, control station G1, and indicators F1, F2, F3 serve as simulation models. In addition, there are flying objects H1 and H2 as objects participating in the federation.
敵機E1,E2、味方機C1,C2、センサB1,B2、迎撃装置D1,D2、制御局G1、および、表示器F1,F2,F3は、いずれもRTIに接続可能なインタフェース仕様を有し、フェデレーションに参加するフェデレートとして実現される。各フェデレートはRTIを介して取得した情報に基づいて、自己のふるまいを半自律的に決定する。このうちRTI、敵機E1,E2、表示器F1はコンピュータPC1に実装され、味方機C1,迎撃装置D1、センサB1、表示器F2、制御局G1はコンピュータPC2に実装され、表示器F3、迎撃装置D2、センサB2、味方機C2はPC3に実装されるとする。なお飛翔体H1,H2は、敵機の迎撃に際して例えばPC2およびPC3において生成されるオブジェクトとして捉えることができる。 Enemy aircraft E1, E2, friendly aircraft C1, C2, sensors B1, B2, interceptors D1, D2, control station G1, and displays F1, F2, F3 all have interface specifications that can be connected to RTI Realized as a federate participating in the federation. Each federation determines its own behavior semi-autonomously based on information acquired via RTI. Of these, the RTI, enemy aircraft E1, E2, and display F1 are mounted on the computer PC1, and the ally machine C1, interceptor D1, sensor B1, display F2, and control station G1 are mounted on the computer PC2, and display F3, interception. Assume that the device D2, the sensor B2, and the friend machine C2 are mounted on the PC3. Note that the flying objects H1 and H2 can be regarded as objects generated in, for example, PC2 and PC3 when the enemy aircraft intercepts.
LAN100上の各PC1〜PC3と表示用PC200との通信インタフェースがTCP/IPであるとすれば、RTIはその上位レイヤに位置付けられる。また表示用PC200はRTIへの接続インタフェースを持たず、TCP/IPのみを介して各PC1〜PC3と情報通信を行う。
If the communication interface between each of the PC1 to PC3 on the
すなわち各フェデレートは、RTIに接続するためのインタフェースに加えて、TCP/IP上でデータ授受を行うためのインタフェースを備える。具体的には、各フェデレートを定義するプログラムコードに、これらのインタフェースをC++言語などで記載することにより、各フェデレートに両方のインタフェースをインプリメントすることが可能になる。 That is, each federation has an interface for transmitting and receiving data over TCP / IP in addition to an interface for connecting to the RTI. Specifically, both interfaces can be implemented in each federation by describing these interfaces in C ++ language or the like in the program code that defines each federation.
図5は、図2,図4の表示用PC200のモニタ画面の表示内容を例示する模式図である。この図は飛翔体モデルを3時限表示するもので、フェデレートとしてのBM,Airplane,Ship,Sensor,および、SAMなどの位置関係が3次元的に表示される。さらに、BM発射機などのシンボル,飛翔体が撃破されたシンボル,飛行コース,探知時間,発射時間などの数値情報も併せて表示することができる。
FIG. 5 is a schematic view illustrating the display contents of the monitor screen of the
このように本実施形態では、分散環境などで使用するミドルウェアの1つであるHLA規格のRTIを使用して各フェデレートの2次元表示を行う。さらに、TCP/IP上のデータを使用して3次元表示を実現する。すなわち各フェデレートは、RTI用のインタフェースに加えてTCP/IP用のインタフェースを併せ持たせ、状態データをTCP/IPを介して一元的に収集することにより、2次元情報と3次元情報とを同時に視覚的に表示することが可能になる。これによりオペレータは、必要とするフェデレートモデルの高度、位置、速度を瞬時に把握することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, each federation is two-dimensionally displayed using an RTI of the HLA standard, which is one of middleware used in a distributed environment or the like. Furthermore, three-dimensional display is realized using data on TCP / IP. That is, each federation has a TCP / IP interface in addition to an RTI interface, and collects state data centrally via TCP / IP, thereby simultaneously obtaining two-dimensional information and three-dimensional information. Visual display is possible. As a result, the operator can instantly grasp the altitude, position, and speed of the required federation model.
つまり、通常の平面表示(2次元表示)と、より現実に近い表示(3次元表示)とを1系統のLANなどを使用して同時に表示することができ、防空に関する解析、分析、検討などが従来よりも正確に早くできると共に、このようなシステムを使用して指揮官、操作員などの訓練、教育などを実施する場合は、指揮、判断などの遅れ、及び、ミス(過ち)を減少させることが可能になる。これらのことから、ユーザにより多くの情報を提供できるようにし、これにより防空に関する分析や検討作業をより的確かつ迅速に実施できるようにした分散型シミュレーションシステムを提供することが可能となる。 In other words, normal plane display (two-dimensional display) and display closer to reality (three-dimensional display) can be displayed simultaneously using one system LAN, etc., and analysis, analysis, examination, etc. regarding air defense can be performed. In addition to being faster and faster than before, when using such a system to conduct training, education, etc. for commanders and operators, command and judgment delays and mistakes are reduced. It becomes possible. From these things, it becomes possible to provide a distributed simulation system that allows more information to be provided to the user, thereby enabling more accurate and quick implementation of analysis and examination work relating to air defense.
なお本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いし、別の構成要素を追加しても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment, or other components may be added.
11…FU、11a…飛翔体発射装置、11b…ファイヤコントロールシステム(FCS)、11c…レーダ、13…射撃ネットワーク、PC1〜PC3…コンピュータ、
21…インタフェース部、22…表示部、23…記憶部、23a…シナリオデータ、23b…周辺地形データベース、24…制御部、24a…RTI.exeファイル、24b…フェデレーション・アプリケーション、24c…データ収集プログラム、25…ユーザインタフェース部、100…LAN、B1,B2…センサ、C1,C2…味方機、D1,D2…迎撃装置、E1,E2…敵機、F1,F2…表示器、、G1…制御局、H1,H2…飛翔体、200…表示用PC
DESCRIPTION OF
21 ... interface unit, 22 ... display unit, 23 ... storage unit, 23a ... scenario data, 23b ... peripheral terrain database, 24 ... control unit, 24a ... RTI. exe file, 24b ... federation application, 24c ... data collection program, 25 ... user interface unit, 100 ... LAN, B1, B2 ... sensor, C1, C2 ... ally machine, D1, D2 ... interceptor, E1, E2 ... enemy Machine, F1, F2 ... Display, G1, Control station, H1, H2 ... Flying object, 200 ... Display PC
Claims (3)
前記複数のシミュレーションモデルは、前記共通基盤への接続インタフェースと、この共通基盤とは異なるレイヤにおける通信インタフェースとをそれぞれ備え、
前記通信インタフェースを介して前記複数のシミュレーションモデルのそれぞれの状態データを収集する状態データ収集手段と、
この状態データ収集手段により収集された前記状態データに基づいて、前記複数のシミュレーションモデルの3次元的な位置関係を視覚的に表示する表示制御手段とを具備することを特徴とする分散型シミュレーションシステム。 Distributed simulation in which application programs loaded on multiple computers connected to each other via a network perform simulation using a common platform that guarantees information transfer between multiple simulation models in a distributed environment A system,
The plurality of simulation models each include a connection interface to the common base and a communication interface in a layer different from the common base,
State data collection means for collecting state data of each of the plurality of simulation models via the communication interface;
A distributed simulation system comprising: display control means for visually displaying a three-dimensional positional relationship among the plurality of simulation models based on the state data collected by the state data collection means; .
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