作战仿真中战场环境仿真系统设计研究范文

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【摘要】本文设计了一个与具体系统松耦合、易集成的可用于各类作战仿真系统的公共服务系统，可以为联合作战条件下装备对抗仿真系统、人在环仿真推演系统、装备效能评估系统等提供战场环境仿真或环境数据。

【关键词】战场环境；仿真；地理；电磁；气象；水声

各类作战仿真系统往往都需要具备战场环境仿真功能，这也是提高作战仿真效果的一个重要环节。但由于目前不同系统中关于战场环境仿真部分与系统本身紧密耦合在一起，因此设计一个与具体系统松耦合且易集成的战场环境仿真系统久显得尤为必要。按照模块化、层次化和分布式设计思想，本文设计了一个基于MAXSim仿真平台的，可用于各类作战仿真系统的公共服务系统，可以为联合作战条件下装备对抗仿真、人在环仿真推演、装备效能评估等系统提供战场环境仿真或环境数据。

1功能与架构

战场环境仿真一般应包括：地理环境、电磁环境、气象环境、水声环境等仿真功能的战场环境仿真系统。MAXSim仿真平台主要通过GIS接口实现对地形信息的读取并与模型交互来反应地理环境，同时可扩展地物实体及地效Agent以实现地理环境的仿真，电磁环境仿真主要通过全局或区域的电磁环境及电磁仿真模型来实现。气象环境主要通过全局及局部的气象信息进行设置。为了保证战场环境仿真系统的可扩展性和可靠性，技术上应采用组件化的设计模式来实现对战场环境的仿真，这样可以充分利用MAXSim现有的仿真功能并根据项目需求进行定制扩展，从而实现与其他系统模块的无缝集成。其体系架构如图1所示。

2系统组成

从功能上可以看出，战场环境仿真系统主要提供环境数据及环境模型的仿真服务，其模块组成如图2所示。

2.1地理与实体环境模型库

地理与实体环境模型库主要由综合地理信息（数字地图）、地物及军事设施实体组成。综合地理信息由各种标准格式的地理信息数据文件构成，可表达经纬度、高程、河流、行政界线等信息，这些信息由相应的GIS进行读取并可进行相关的坡度、梯度、通视等计算。地物及军事设施实体由MAXSim平台进行实体建模以实现与其它模型的交互。

2.2气象信息库

气象信息库主要由阶段性的时序气象信息为主，在进行仿真时可由气象信息处理Agent读取并处理，通过环境数据实体的相关描述符与其它模型进行交互。

2.3电磁信息库

主要由全局基础电磁信息背景及某区域的局部电磁信息构成，可以进行配置及选择，仿真运行时由电磁信息处理Agent读取并处理，通过环境数据实体的相关描述符与其它模型进行交互。2.4环境数据实体环境数据实体由MAXSim平台中进行实体建模而来，主要用于承载环境数据信息（包含气象、电磁等）并可根据应用的需求进行灵活扩展，以表达更复杂的环境条件。

2.5环境仿真计算

环境仿真计算可采用基于Agent的思想设计，主要由GIS检索计算接口、气象信息处理Agent、电磁信息处理Agent、电磁干扰仿真计算Agent、声传播计算Agent组成，用于对战场环境的仿真计算。2.6环境交互接口主要用于战场环境仿真子系统与仿真平台引擎间的信息交互，从而实现子系统间的互连对接。

3设计实现

战场环境仿真主要由环境交互模型通过环境仿真计算来实现综合战场环境的模拟。环境交互模型主要通过环境实体来获取环境仿真数据描述战场环境，并通过更新黑板描述符实现与系统中其它模型间的交互。部分环境模型的数据专用的模块来处理，如地形数据。部分环境模型数据由环境交互模型获取，如气象、电磁处理模型。

3.1环境数据实体

环境实体主要用于承载环境模型所提供的数据，通过所持有描述符及黑板与外部的模型仿真模型进行数据交互。为满足与外部环境仿真模型的交互环境实体应设计如表1所示的描述符以容载相应的信息。

3.2环境交互接口

环境交互模型主要用于环境实体与外部环境模型间的数据交互逻辑的处理（环境仿真计算），包括数据格式、制式转换；数据更新速度设置；仿真模型对环境的回馈控制等功能，其组成结构如图3所示。

3.3外接环境信息

外接环境信息主要包括：地理、气象、电磁等信息库，其通常的表述及格式如下。

3.3.1地理环境地理环境信息是用网格化与矢量化相结合的方法来设计的一个分层模型，它以战场环境数据库数据的分类为依据。战场环境数据库的分层模型如图4所示。基本网格信息里又分为地形高程属性、地表材质属性、机动力学属性、电磁环境属性、地貌通过性属性。基本网格以高程网格建立。如表2、表3所示。对于地理环境信息可通过开源的Gmap.net组件来进行处理，MAXSim仿真平台系统提供了相关的封装接口及配置以实现其与特点的GIS进行集成交互。

3.3.2气象信息气象条件信息主要考虑到大气温度、风力、风向、天气类型等，其信息结构表如表4所示。

3.3.3电磁环境信息电磁环境包括电磁条件描述和（强）电磁源模型描述等，其信息结构表如表5、表6所示。4结论按照模块化、层次化和分布式设计思想，本文设计了一个基于MAXSim仿真平台的，与具体系统松耦合且易集成的战场环境仿真系统。结合MAXSim仿真平台的其它仿真功能，可方便地为联合作战条件下装备对抗仿真、人在环仿真推演、装备效能评估等系统提供战场环境仿真服务，具有较好的适配性和通用性。

参考文献

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[3]余龙.基于HLA的分布式海上作战仿真研究[D].华中科技大学,2012.

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[5]苏春梅,奚宏明,王玮.基于Multi-Agent和HLA的综合战场环境仿真[J].兵工自动化,2011,30(06).

作者：卫翔  范学满  邵作浩 单位：海军潜艇学院