产品厂商新闻方案技术培训下载招聘品牌展会视频媒体国防军民融合

  •  
     

    基于HLA的电子对抗仿真系统设计

    2010-03-02 北京神州普惠科技有限公司李俊
    摘要:本文介绍了基于HLA电子对抗仿真系统设计的基本思路。系统采用模块化设计,指挥员可根据不同需要添加或删减模块以达到自己的目的。
    关键词:电子对抗;仿真;系统设计;HLA
    Design of Efficiency Analysis System for EW Based on HLA Jun Li(Electronic and Engineering Institute of PLA,Hefei,Anhui,230037)Abstract:The idea for design of efficiency analysis system for EW based on HLA is introduced. System is designed in modularization mode and commanders can append or delete modules to achieve their aims according to demands.
    Keywords:Electronic Countermeasure;Emulate;System Design;HLA
     
    1、引言
    仿真是利用相似原理,以电子计算机为工具,对相关对象建立系统模型,并对其进行实验研究的技术。系统模型有物理模型、数学模型和物理—数学模型。与之相对应的有物理仿真(实物仿真)、数学仿真(计算机仿真)和半物理仿真(半实物仿真)。是作战模拟和武器系统研制的重要技术方法和手段。
    开展电子对抗仿真研究的目的,就是要利用计算机仿真技术的可控制性、可重复性、无破坏性、安全性、经济性等特点与优势,为研究、分析和评估电子对抗技术与装备提供软硬件平台环境,为电子对抗装备研究、论证、研制、装备建设和部队使用提供现代化的、科学的试验验证手段。
    随着科学技术的发展,大规模并行处理技术、多媒体技术、面向对象的技术、网络通信技术和开放系统技术日益成熟,仿真技术得到很大的发展,分布交互仿真式(DIS)在军事领域得到广泛的应用。它采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,通过计算机网络将分散配置的武器装备仿真硬件、软件综合成一个人可以参与交互作用的时空一致的共用仿真环境。随着新军事技术的发展,DIS在技术和体系结构方面都有一定局限。为了增强仿真的重用性和互操作性,在 DIS技术的基础上,美国国防部为整个国防领域的建模与仿真活动建立了一个通用技术框架,其中高层体系结构(HLA,High LevelArchitecture)是核心内容,它与任务空间模型和其他一些数据标准一起,被认为是下一代分布交互仿真系统标准。HLA能够有效地支持仿真重用和仿真互操作,为电子对抗系统仿真试验提供了一个新的思路。
    2、LA规范和RTI简介
    高层体系结构HLA(High Level Architecture)是美国国防部于1995年提出的一个新的仿真技术框架,HLA的结构如图1所示:其结构规范定义由三部分组成,分别为:
    (1)规则(Rules)
    (2)对象模型模板(OMT:Object Model Template)
    (3)接口规范(Interface Specification)
    按照HLA的规则规定,所有的联邦和联邦成员必须按照对象模型模板(OMT)提供各自的对象模型,即
    联邦对象模型(FOM:Federation Object Model)和联邦成员的仿真对象模型(SOM:Simulation Object Model)。OMT的作用就是提供一种标准的文档化的格式来描述联邦及其成员的对象模型信息,便于重用。
    FOM和SOM被存入相应的数据库中,作为建模和仿真资源库的一部分,供联邦执行开发过程使用或重用。
     
    一个联邦中的各个成员之间的交互作用是通过HLA中一个重要部件-运行支撑架构(RTI:Run TimeInfrastructure)提供的服务来实现的,即在一个联邦的执行过程中,所有的联邦成员应该按照HLA的接口规范说明所要求的方式同 RTI进行数据交换,实现成员间的交互作用。联邦成员可视为由若干个对象构成,联邦成员之间的交互是通过RTI提供的服务来实现的。RTI犹如软主板,满足规定要求的各仿真软件及其管理实体都可以象插件一样插入到软主板上。RTI是联邦运行的核心,RTI提供以下六大类服务:
    (1)联邦管理:主要提供管理联邦运行的服务,如创建、动态控制、修改和删除联邦执行等;
    (2)声明管理:提供服务使联邦成员声明它们希望创建和接收的状态和交互信息;
    (3)数据分发管理:其目的是限制一个大规模联邦中成员接收信息的范围,一方面可减少成员处理的数据量,另一方面可减少网络上传输的数据量;
    (4)对象管理:提供声明管理中描述的各类对象实例的控制服务,如创建、删除对象,以及更新对象状态信息和交互信息等服务;
    (5)所有权管理:提供联邦成员间转换对象属性的所有权控制,用于处理属性所有权的迁移和接收;
    (6)时间管理:时间管理服务的目的是保证RTI能在适当的时间以适当的方式和顺序将来自成员的事件转发给相应的成员。
    3、系统总体设计
    基于HLA的电子对抗仿真系统总体设计不但要充分利用HLA的优势,而且要体现出电子对抗仿真系统与其他仿真系统的特殊性。系统的框图如图2所示。
    3.1运行支撑系统RTI
    运行支撑系统RTI主要提供一个仿真软件环境,它能将符合仿真要求的对象连接起来,完成对象之间的交互,RTI是仿真平台运行的核心,为仿真平台提供如下功能:用户登录;管理各种仿真子模块;对象类的操作,包括创建新的对象、刷新对象、修改对象属性、删除对象等;仿真时间的管理;负责数据的发送和接收等。
    3.2仿真管理与支持系统
    仿真管理与支持系统包括作战想定模块、效果评估模块、战场场景生成模块组成。3.2.1作战想定模块作战想定模块的作用是根据指挥员的意图、态势以及作战发展情况开制定相应的作战想定。3.2.2效能评估模块效能评估可以按以下两种方式体现:一种是直接影响作战行动的发生。例如由于作战指挥通信受到干扰而中断,使上级对下级的作战命令不能按时下达,以致贻误战机;炮兵召唤通信受干扰而中断,无法实施炮火支援;炮位侦察校射雷达受干扰而无法工作时,炮兵单位不能及时发现对方炮兵阵地并进行炮火反击等;另一种是间接影响作战行动的结果。主要是指由于电子干扰作用,削弱了敌方电子设备的正常作战效能而影响了作战结果。如对炮位侦察校射雷达的干扰,使敌方炮弹单发命中率下降;对活动目标侦察雷达的干扰使其丧失先敌开火的优势;对警戒雷达的干扰使其有效探测区缩小或在干扰方向撕开一缺口,以便我方空袭编队突袭;对某个单位对上对下通信的干扰,使其战斗力指数降低等。
    3.2.3态势显示模块
    电子战不同于传统作战样式,传统的作战样式能够借助于可视的实物进行作战,其现象本身是可视的;而电子战借助于无形的电磁波进行作战,其现象是不可视的。所以为了能使无形的电子对抗以形象、直观、定量的形式展示出来,有助于指挥员加深对电子对抗这种作战手段的理解,该系设计了态势显示模块、频谱显示模块以及状态显示模块。态势显示模块以数字电子地图为“背景”,将电子对抗的作战态势和效能分为八种图形进行显示,这八种图形分别为对空警戒雷达区域、对海警戒雷达区域、对空预警雷达区域、对海预警雷达区域、地面引导通信区域、预警引导通信区域、压制干扰区域、空中箔条干扰区域;频谱显示模块实时显示各种侦察频率(段)、干扰频率(段)、保护频段以及可用频率等信息,使无形的电磁信号一目了然;状态显示模块主要是辅助态势和频谱显示,将一些不便用图像和频谱传达的信息通过列表的形式表现出来。
    3.3模型系统
    模型系统提供电子对抗军事应用模型的管理与运行控制。其中包括各种电子对抗模型,如:雷达对抗模型、通信对抗模型、光电对抗模型、卫星对抗模型、电子防御模型等。模型系统在逻辑上模型库是各种模型的集合,在软件内容上则是由许多计算机内的程序模块组成。他们应该是以一种组件的形式存在(COM、DLL),相互之间可以调用、组合,以满足不同情况的需要。但如何建立电子对抗作战模拟模型直接影响到作战效能的定量分析,以及电子对抗的作战态势和效果。
    3.4数据库系统
    数据库是进行电子对抗效能分析的基础,是按一定结构组织在一起的有关电子对抗数据的集合。数据库系统包括:作战计划数据库、平台轨迹数据库、雷达对抗数据库、通信对抗数据库、作战指挥数据库以及装备识别数据库等,各部分的具体功能如下所列。
    作战计划数据库:描述作战前的想定,通过地面作战支援设备制定的预定航线、干扰阵位、掩护区域和进攻区域等内容。
    平台轨迹数据库:作战平台运动轨迹,以时间为序存储数据。
    雷达对抗数据库:包括雷达对抗侦察、雷达干扰以及雷达对抗目标分配数据等。
    通信对抗数据库:包括通信对抗侦察(定频侦察和跳频侦察)、通信干扰(点频干扰、跳频干扰和阻塞干扰)等。
    作战指挥数据库:作战指挥员对雷达对抗、通信对抗所下达的指挥命令数据等。装备识别数据库:包括敌我双方雷达、电台及电子对抗(电子战)装备等。
     
    4、系统工作流程
    系统总的工作流程分为三部分,分别为仿真前期、仿真中期、仿真后期。如图3所示。
    其中:仿真前期包括初始化、作战想定设定、数据库管理等;仿真后期包括状态显示、态势推演过程与仿真结果显示、分析评估结论等;仿真中期主要由综合仿真系统构成、作战对象仿真系统、我军作战武器装备仿真系统和综合数据库等组成,用于完成电子对抗运用的综合仿真运行、计算与处理等。
     
    5、结束语
    本文主要介绍一种设计思想,以便将无形的电磁态势在基于HLA的基础上以形象直观的形式显现出来,有助于指挥员加深对电子对抗这种作战手段的理解、战术的运用以及辅助作出正确的决策。这不仅可以减少军费开支,还可以重复推演,直至得到期望目标。由于整个系统采用了模块化设计,各模块间相对比较独立,因此,可根据不同需求增加所关心的内容,以达到自己研究的目的。
     
    参考文献
    [1]柏彦奇,联邦式作战仿真[M],国防大学出版社,2001.8
    [2]周彦等,HLA仿真程序设计[M],电子工业出版社,2002.6
    [3]邵国培等,电子对抗作战效能分析[M],解放军出版社,1998.2
    [4]曹志耀,计算机作战模拟系统设计原理[M],解放军出版社,1999.5
    举报 收藏
     
     
    仿真 相关
     
    热门产品
     
    推荐论文
    推荐厂商
     
    网站首页  |  关于我们  |  联系我们  |  广告服务  |  版权隐私  |  积分换礼  |  友情链接  |  站点导航