CN102799709B - 基于xml的系统仿真试验环境构建与配置系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统及方法，系统包括仿真试验配置器、性能参数编辑器、成员监视服务、数据访问服务、试验配置库、试验资源库和装备性能库。方法中，试验管理人员在总控台使用仿真试验配置器进行席位配置、模拟器工作参数配置、交互关系配置、指挥关系配置等；总控台广播发送初始化命令；各席位上的成员监视服务接收初始化命令，从数据库中下载并启动相应模拟器程序；模拟器启动时，通过数据访问服务，从装备性能数据库中读取自身运行所需要的性能参数，通过数据访问服务，从试验配置库中下载XML格式的配置文件并读取自身的运行参数；系统启动完毕，完成初始化工作，等待仿真试验的开始。
Description
技术领域
本发明涉及的一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统及方法，主要解决大中型仿真试验系统在试验准备阶段的环境构建和配置问题，属于系统仿真技术领域。
背景技术
随着C4ISR系统的不断发展，系统的规模越来越大，功能和结构越来越复杂，而系统仿真的规模和复杂度也随之增加，仿真应用中所包含的模拟器也越来越多，为使投入大量的经费研制的仿真系统能适应多种试验要求，结构和规模上的灵活性、扩展性和重用性成为仿真系统建设的重要因素。为满足上述能力，除了采用DIS、HLA等成熟的仿真技术体制外，从仿真系统的组织管理与控制技术上，也需要采取相应的方法和技术。例如开发的预警探测雷达模拟器，在不同的试验任务下，要求它所模拟的位置、型号、探测能力、探测精度等都会不同，这些参数都需要在试验前根据任务要求进行配置。按照传统的仿真试验方法，一般是将模拟器事先安装至计算机中，在每个模拟器席位上设置其工作参数，然后再将该模拟器加入到仿真环境中，等待仿真试验的开始，这种方法对于小型仿真系统来说并无多大问题，但是对于大中型仿真系统，由于系统的复杂性和多样性，这种相对繁琐的配置方式存在很多不足之处，主要表现为：固定的席位部署方式、无法集中设置模拟器参数、试验参数的更改比较耗时、查看试验环境参数繁琐、数据一致性差并且维护困难、不利于任务的统一规划部署等，最主要的是试验规划人员无法对所有参试设备进行有效的统一管理和全局掌握。因此，提供一个集中、灵活、高效的系统仿真试验环境构建与配置系统，不仅能够方便试验规划人员设置试验环境，调整运行参数，掌握全系统设备信息，而且大大提高了试验环境构建的效率，缩短了试验的准备过程。
仿真试验环境配置与管理是能够根据一次仿真试验的任务和要求，通过对模拟器和模型资源的配置，在仿真环境上构建被模拟系统的仿真模型，从物理结构、功能和交互关系上完成对模拟系统的仿真建模，使其更加符合仿真试验的需要和试验目的。中国专利201110120377.7（一种动态重配置仿真环境的方法）提出了一种仿真过程中动态改变仿真模型参数的方法，侧重的是运行过程中的参数变化，但是并不适用于大中型系统仿真系统试验的配置与管理。对于一个规模较大的分布式仿真系统，仿真试验环境配置与管理的主要任务有以下几个方面：
（1） 管理和维护整个仿真系统的模拟资源，模拟资源包括硬设备和模型两种。硬设备包括计算机平台、网络设施等，模型有数学模型、半实物模型和实物。
（2） 为了完成一次仿真试验，根据试验的任务和目标，组织分配模拟资源，指定模拟器和模型之间的对应关系，以及模型之间的交互关系，通过对模拟资源的灵活配置，从物理结构、功能及逻辑关系上完成对实际系统的建模。
（3） 完成试验前初始数据、试验中记录数据和试验后统计分析数据的管理和保存，建立实验档案库机制，保存和管理仿真试验数据。
发明内容
发明目的：针对日益复杂的系统仿真试验环境，本发明提出了一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统及方法，设计了XML配置描述规范，开发了相关配套工具，能够从席位部署、模拟器参数、指挥关系等多个方面实现面向试验任务的系统仿真配置，并能克服现有方法的不足，具有方便、灵活、高效等特点。
技术方案：一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统，包括仿真试验配置器、性能参数编辑器、成员监视服务、数据访问服务、试验配置库、试验资源库和装备性能库；所述仿真试验配置器为用户提供可视化的仿真试验环境配置工具，并以XML文件格式保存配置信息并存入所述试验配置库中；所述性能参数编辑器为用户提供装备性能参数的编辑和查看功能，并将编辑后的装备性能参数存放至装备性能库；所述成员监视服务运行于各仿真成员席位中，用于动态下载和启动席位上配置的模拟器；所述数据访问服务运行于各仿真成员席位中，向模拟器提供装备性能参数和试验配置参数的访问接口；所述试验资源库用于存放仿真系统的所有软硬件资源。
所述仿真试验配置器通过人机交互界面，为系统仿真试验规划人员提供仿真试验环境的系统参数配置工具、席位配置工具、模拟器配置工具、交互关系配置工具、指挥关系配置工具和配置文件管理工具的功能。
所述性能参数编辑器，针对仿真系统的功能组成，通过可视化的数据维护工具，提供与仿真系统相关的武器装备性能参数的查看和编辑功能。
所述成员监视服务以系统服务的方式驻留运行于仿真系统各席位中，并监听仿真控制命令；通过接收仿真初始化命令，从试验资源库中下载模拟器并启动运行；通过接收仿真状态查看命令，反馈模拟器的当前运行状态。
所述数据访问服务以动态链接库的方式，为模拟器提供了专用的数据访问接口，包括对试验配置参数、装备性能参数和试验资源库的读取。
所述系统参数配置工具以人机交互的方式，为用户提供系统参数配置功能，配置参数包括：试验代号、试验日期、试验地点、试验目的、试验人员、试验科目、战场中心；所述席位配置工具以人机交互的方式，为用户提供参试席位参数配置功能，配置参数包括：席位名称、席位代号、席位IP地址、席位类型；所述模拟器配置工具以人机交互的方式，为用户提供模拟器参数配置功能，配置参数包括：模拟器编号、模拟器名称、模拟器工作参数；所述交互关系配置工具以人机交互的方式，为用户提供模拟器输入输出参数配置功能，配置参数包括：模拟器订阅信息、模拟器公布信息；所述指挥关系配置工具以人机交互的方式，为用户提供模拟器上下级指挥关系配置功能，配置参数包括：上级单元编号、下级单元编号、友邻单元编号。
所述配置文件管理工具用于配置文件的管理，配置文件管理工具生成多套配置文件，以人机交互的方式，为用户提供试验配置文件的维护功能，包括导入、导出、打开、关闭功能；为用户提供配置文件的注释功能，即能够设置配置文件的创建者、创建日期、内容概要信息：为用户提供配置文件的重用功能，即符合格式的XML文件均可作为本仿真系统的配置文件使用。
一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置方法，包括如下步骤：
（1）试验规划管理人员在总控台使用配置文件管理工具进行配置文件管理，包括创建新的配置文件或使用已有的配置文件，对配置文件进行注释和编辑配置文件的相关信息，如制作日期、制作人员等，选择某配置文件作为当前系统仿真试验所使用的一套配置参数；
（2）试验规划管理人员在总控台使用席位配置工具进行席位配置，包括设置该席位的名称、代号、类型等；
（3）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器工作参数配置，包括设置模拟器ID、名称、位置、工作参数等；
（4）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器交互关系配置，设置模拟器的输入输出信息类型；
（5）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器指挥关系配置，设置模拟器的上下级和友邻关系；
（6）试验规划管理人员在总控台使用性能参数编辑器对装备性能参数进行编辑修改，编辑的参数包括武器参数、传感器设备参数、飞机性能参数、舰船性能参数；
（7）试验组织人员在仿真系统内各席位中安装和部署成员监视服务和数据访问服务，仿真试验准备完毕；
（8）试验规划管理人员在总控台发送仿真初始化命令，各席位的成员监视服务接收仿真初始化命令后，通过数据访问服务读取本席位的仿真任务，并下载和启动相应的模拟器程序；
（9）模拟器启动过程中，调用数据访问服务，读取自身的装备性能参数、工作参数、交互关系和指挥关系信息，完成初始化工作；
（10）在系统仿真试验过程中，成员监视服务获取本席位模拟器的运行状态，并上报至总控台，进行系统监控。
有益效果：本发明提供一个集中、灵活、高效的系统仿真试验环境构建与配置系统，能够根据一次仿真试验的任务和要求，通过对模拟器和模型资源的配置，在仿真环境上构建被模拟系统的仿真模型，从席位部署、模型参数和交互关系上完成对模拟系统的试验配置，能够方便试验规划人员设置试验环境，调整运行参数，掌握全系统设备信息。同时本发明所提供的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置方法大大提高了试验环境构建的效率，缩短了试验的准备过程。
附图说明
图1为本发明实施例中系统仿真试验环境构建与配置系统组成图；
图2为本发明实施例中系统仿真试验环境构建与配置流程示意图；
图3为本发明实施例中系统仿真试验环境构建与配置典型流程图；
图4为本发明实施例中系统仿真试验配置文件XML描述规范。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
图1为本发明实施例所设计的系统仿真试验环境构建与配置系统组成图。由图 1可知，系统仿真试验环境构建与配置系统由试验配置器、性能参数编辑器、成员监视服务、数据访问服务和试验配置库、试验资源库、装备性能库组成。其中，试验配置器集成了系统参数配置工具、席位配置工具、模拟器配置工具、交互关系配置工具、指挥关系配置工具和配置文件管理工具。系统参数配置工具用于对仿真系统的运行环境进行配置；席位配置工具用于设置参试席位及其类型；模拟器配置工具用于对参试模拟器进行工作参数的设置；交互关系配置工具用于对模拟器的输入输出信息进行配置；指挥关系配置用于对模拟器之间的上下级和友邻关系进行配置；配置文件管理工具用于管理和编辑多套配置参数；性能参数编辑器用于维护武器装备的性能参数；成员监视服务部署于模拟器端，用于启动模拟器和监视模拟器运行状态；数据访问服务向模拟器提供数据和XML的访问接口；试验配置库用于存放试验配置文件；试验资源库用于存放仿真系统的所有软硬件资源；装备性能库用于存放与仿真系统相关的武器和装备性能数据。
图 2为系统仿真试验环境构建与配置系统功能模块交互关系，具体描述如下：
（1）仿真试验配置器提供可视化界面，接收用户输入的试验配置信息，并生成XML配置文件，存放至试验配置库中；
（2）性能参数编辑器提供可视化界面，接收用户输入的装备性能信息，并存放至装备性能库的相应数据表中；
（3）数据访问服务由成员监视服务和模拟器调用，从装备性能库和试验配置库中读取相应参数；
（4）成员监视服务接收总控台仿真控制命令，调用数据访问服务，下载并启动模拟器应用程序；
如图 3所示，其为进行系统仿真试验环境构建与配置的典型操作流程图，方法实现步骤是：① 试验管理人员在总控台使用仿真试验配置器进行席位配置、模拟器工作参数配置、交互关系配置、指挥关系配置等；② 总控台广播发送初始化命令；③ 各席位上的成员监视服务接收初始化命令，从数据库中下载并启动相应模拟器程序；④ 模拟器启动时，通过数据访问服务，从装备性能数据库中读取自身运行所需要的性能参数；⑤模拟器启动时，通过数据访问服务，从试验配置库中下载XML格式的配置文件并读取自身的运行参数；⑥ 系统启动完毕，完成初始化工作，等待仿真试验的开始。
具体操作步骤如下：
（1）试验规划管理人员在总控台使用配置文件管理工具进行配置文件管理，可以创建新的配置文件，或使用已有的配置文件；可以对配置文件进行注释，编辑配置文件的相关信息，如制作日期、制作人员等；可以选择某配置文件作为当前系统仿真试验所使用的一套配置参数；配置工作完成后，将配置参数保存为XML文件，并存入试验配置库中；
（2）试验规划管理人员在总控台使用席位配置工具进行席位配置，包括设置该席位的名称、代号、类型等；席位配置参数被写入XML配置文件中；
（3）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器工作参数配置，包括设置模拟器ID、名称、位置、工作参数等；模拟器配置参数被写入XML配置文件中；
（4）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器交互关系配置，设置模拟器的输入输出信息类型；模拟器交互关系参数被写入XML配置文件中；
（5）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器指挥关系配置，设置模拟器的上下级和友邻关系；指挥关系参数被写入XML配置文件中；
（6）试验规划管理人员在总控台使用性能参数编辑器对装备性能参数进行编辑修改，编辑的参数包括武器参数、传感器设备参数、飞机性能参数、舰船性能参数等；装备性能参数被存入装备性能库中；
（7）试验组织人员在仿真系统内各席位中安装和部署成员监视服务和数据访问服务，仿真试验准备完毕；
（8）试验规划管理人员在总控台发送仿真初始化命令，各席位的成员监视服务接收仿真初始化命令后，通过数据访问服务读取本席位的仿真任务，并下载和启动相应的模拟器程序；
（9）模拟器启动过程中，调用数据访问服务，读取自身的装备性能参数、工作参数、交互关系和指挥关系等信息，完成初始化工作；
（10）在系统仿真试验过程中，成员监视服务获取本席位模拟器的运行状态，并上报至总控台，进行系统监控。
如图 4所示，其为系统仿真试验配置文件的XML描述规范，描述如下：
（1）文件版本：包含属性“版本号”；
（2）系统配置参数：包含属性“试验科目”、“战区”、“名称”、“制作者”、“制作时间”；
（3）席位配置：包含多个“席位”子节点，每个“席位”子节点包含“系统”、“类型”、“地址”、“名称”、“ID”等属性；
（4）模拟器配置：根据模拟器类型，包含多个子节点，包括“传感器类”、“情报处理类”、“飞行器类”、“高炮类”、“地空导弹类”、“指挥所类”等属性；
（5）指挥关系：包含多个“关系”子节点，每个“关系”子节点包括“下级”、“上级”属性；
（6）交互关系：包含多个“订阅”和“公布”子节点，其中“订阅”子节点包括“名称”、“信息”属性，“公布”子节点包括“名称”、“信息”属性；
下面给出一个基于XML的系统仿真试验环境构建与配置过程的实例分析，该配置中包含一个雷达模拟器和一个防空指挥所模拟器，一个典型方法和过程包含以下步骤：
1) 试验规划人员在总控台启动试验配置器；
2) 在试验配置器的配置文件管理工具中，创建一个新的配置，输入该配置的名称为“MyConfig”、时间为“2011.1.1”、制作人员为“张三”等相关信息，并将该套配置设置为当前配置；
3) 打开席位配置工具界面，创建一个新的席位，输入该席位的名称为“雷达模拟席位1”、类型为“雷达模拟器”、IP地址为“192.168.0.1”等相关信息；然后，再创建一个新的席位，输入该席位的名称为“防空指挥所模拟席位1”、类型为“防空指挥所模拟器”、IP地址为“192.168.0.2”等相关信息；
4) 打开模拟器配置工具界面，在左侧的设备列表中选中“雷达模拟席位1”，在仿真单元编辑框中选择“添加”，在弹出的雷达模拟器参数编辑界面中，设置雷达的站号为“123”，名称为“雷达模拟器A”，经度为“110.5”，纬度为“24.5”，以及其它雷达相关参数；
5) 打开模拟器配置工具界面，在左侧的设备列表中选中“防空指挥所模拟席位1”，在仿真单元编辑框中选择“添加”，在弹出的防空指挥所模拟器参数编辑界面中，设置防空指挥所的站号为“124”，名称为“防空指挥所模拟器A”，经度为“111.5”，纬度为“25.5”，军别为“师”，以及其它防空指挥所相关参数；
6) 打开模拟器交互关系配置工具界面，选中“雷达模拟器A”，设置其订阅信息为“仿真控制命令”、“作战计划”，公布信息为“雷达情报”、“工作状态”；
7) 打开模拟器交互关系配置工具界面，选中“防空指挥所模拟器A”，设置其订阅信息为“仿真控制命令”、“雷达情报”，公布信息为“作战计划”；
8) 打开模拟器指挥关系配置工具界面，选中“雷达模拟器A”，设置其上级为“防空指挥所模拟器A”；选中“防空指挥所模拟器A”后，可以查看到其下级已经自动设置为“雷达模拟器A”；
9) 全部试验参数配置完毕后，选择“提交”，将当前配置文件上传至试验配置库中；
10) 试验组织人员在仿真系统的所有席位中安装和部署成员监视服务和数据访问服务；
11) 试验规划人员在总控台中选择发送“仿真初始化”命令；
12) 在席位名为“雷达模拟席位1”的席位上，成员监视服务接收仿真初始化命令，调用数据访问服务，从试验配置库中下载当前XML配置文件，并获得本席位的模拟类型为“雷达模拟器”，然后从仿真资源库中下载雷达模拟器应用程序并启动；
13) 雷达模拟器启动时，调用数据访问服务，下载当前XML配置文件并读取其自身的配置参数，装载参数后完成仿真初始化工作；
14) 在席位名为“防空指挥所模拟席位1”的席位上，成员监视服务接收仿真初始化命令，调用数据访问服务，从试验配置库中下载当前XML配置文件，并获得本席位的模拟类型为“防空指挥所模拟器”，然后从仿真资源库中下载防空指挥所模拟器应用程序并启动；；
15) 防空指挥所模拟器启动时，调用数据访问服务，下载当前XML配置文件并读取其自身的配置参数，装载参数后完成仿真初始化工作；
16) 成员监视服务向总控台定时上报其席位上启动的模拟器的运行状态，实现状态监控功能。
Claims (8)
1.一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统，其特征在于：包括仿真试验配置器、性能参数编辑器、成员监视服务、数据访问服务、试验配置库、试验资源库和装备性能库；所述仿真试验配置器为用户提供可视化的仿真试验环境配置工具，并以XML文件格式保存配置信息并存入所述试验配置库中；所述性能参数编辑器为用户提供装备性能参数的编辑和查看功能，并将编辑后的装备性能参数存放至装备性能库；所述成员监视服务运行于各仿真成员席位中，用于动态下载和启动席位上配置的模拟器；所述数据访问服务运行于各仿真成员席位中，向模拟器提供装备性能参数和试验配置参数的访问接口；所述试验资源库用于存放仿真系统的所有软硬件资源；
所述仿真试验配置器通过人机交互界面，为系统仿真试验规划人员提供仿真试验环境的系统参数配置工具、席位配置工具、模拟器配置工具、交互关系配置工具、指挥关系配置工具和配置文件管理工具的功能；
所述系统参数配置工具以人机交互的方式，为用户提供系统参数配置功能，配置参数包括：试验代号、试验日期、试验地点、试验目的、试验人员、试验科目、战场中心；所述席位配置工具以人机交互的方式，为用户提供参试席位参数配置功能，配置参数包括：席位名称、席位代号、席位IP地址、席位类型；所述模拟器配置工具以人机交互的方式，为用户提供模拟器参数配置功能，配置参数包括：模拟器编号、模拟器名称、模拟器工作参数；所述交互关系配置工具以人机交互的方式，为用户提供模拟器输入输出参数配置功能，配置参数包括：模拟器订阅信息、模拟器公布信息；所述指挥关系配置工具以人机交互的方式，为用户提供模拟器上下级指挥关系配置功能，配置参数包括：上级单元编号、下级单元编号、友邻单元编号。
2.如权利要求1所述的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统，其特征在于：所述性能参数编辑器，针对仿真系统的功能组成，通过可视化的数据维护工具，提供与仿真系统相关的武器装备性能参数的查看和编辑功能。
3.如权利要求1所述的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统，其特征在于：所述成员监视服务以系统服务的方式驻留运行于仿真系统各席位中，并监听仿真控制命令；通过接收仿真初始化命令，从试验资源库中下载模拟器并启动运行；通过接收仿真状态查看命令，反馈模拟器的当前运行状态。
4.如权利要求1所述的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统，其特征在于：所述数据访问服务以动态链接库的方式，为模拟器提供了专用的数据访问接口，包括对试验配置参数、装备性能参数和试验资源库的读取。
5.如权利要求1所述的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置系统，其特征在于：所述配置文件管理工具用于配置文件的管理，配置文件管理工具生成多套配置文件，以人机交互的方式，为用户提供试验配置文件的维护功能，包括导入、导出、打开、关闭功能；为用户提供配置文件的注释功能，即能够设置配置文件的创建者、创建日期、内容概要信息：为用户提供配置文件的重用功能，即符合格式的XML文件均可作为本仿真系统的配置文件使用。
6.一种基于XML的系统仿真试验环境构建与配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）试验规划管理人员在总控台使用配置文件管理工具进行配置文件管理，包括创建新的配置文件或使用已有的配置文件，对配置文件进行注释和编辑配置文件的相关信息，选择某配置文件作为当前系统仿真试验所使用的一套配置参数；
（2）试验规划管理人员在总控台使用席位配置工具进行席位配置；
（3）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器工作参数配置；
（4）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器交互关系配置，设置模拟器的输入输出信息类型；
（5）试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器指挥关系配置，设置模拟器的上下级和友邻关系；
（6）试验规划管理人员在总控台使用性能参数编辑器对装备性能参数进行编辑修改，编辑的参数包括武器参数、传感器设备参数、飞机性能参数、舰船性能参数；
（7）试验组织人员在仿真系统内各席位中安装和部署成员监视服务和数据访问服务，仿真试验准备完毕；
（8）试验规划管理人员在总控台发送仿真初始化命令，各席位的成员监视服务接收仿真初始化命令后，通过数据访问服务读取本席位的仿真任务，并下载和启动相应的模拟器程序；
（9）模拟器启动过程中，调用数据访问服务，读取自身的装备性能参数、工作参数、交互关系和指挥关系信息，完成初始化工作；
（10）在系统仿真试验过程中，成员监视服务获取本席位模拟器的运行状态，并上报至总控台，进行系统监控。
7.如权利要求6所述的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置方法，其特征在于：所述试验规划管理人员在总控台使用席位配置工具进行席位配置，包括设置该席位的名称、代号、类型。
8.如权利要求6所述的基于XML的系统仿真试验环境构建与配置方法，其特征在于：所述试验规划管理人员在总控台使用模拟器配置工具进行模拟器工作参数配置。
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