基于HLA卫星信息支援下的导弹攻防对抗研究
摘 要: 高层体系结构(high level architecture , HLA) 是新一代分布交互仿真体系结构,也是分布交互仿真领域的一个研究热点。同时,对未来军事领域各种作战研究、模拟训练中的互联互操作功能的实现也是急待解决的课题。以红蓝方导弹攻防对抗为军事背景,采用HLA 仿真体系结构,从应用的角度分析了HLA 仿真应用开发过程;初步实现了卫星支援下的导弹攻防模拟系统联邦,为空间作战的研究提供了一个仿真环境。
随着空间军事化的迅猛发展,空间已成为军事上的“制高点”和国家安全的“高边疆”。空间作战的研究已成为当今军事研究的一个热点,但由于空间作战的特殊性,对未来空间作战的研究必须借助计算机作战模拟技术。因此,HLA 作为新一代的仿真体系结构,在军用仿真方面特别是未来的空间作战研究上有着很广阔的应用前景。目前,国内对HLA 在仿真领域的应用研究还处于起步和发展阶段,本文就HLA 在卫星支援下的导弹攻防模拟方面的应用作了初步探讨。
1 模拟系统简介
1. 1 高层体系结构HLA[1 ]
为解决仿真应用之间的互操作和可重用而提出的HLA 体系结构,是在综合了DIS(dist ributed interactive simulation) 和ALSP ( aggregate level simulation protocol) 成果的基础上提出来的,具有较高的起点,并已形成IEEE 标准。HLA 主要包括:规则[2 ] , 运行时间支撑框架[3 ] ( run2time in2
f rast ructure , RTI) 的接口规范说明和对象模型模板[4 ] (object model template , OMT) 。HLA 作为新一代分布交互仿真体系结构,将仿真应用模型、仿真支撑功能、数据分发及传递服务3 方面分离开来,并实现了仿真应用与RTI 之间的接口标准化,从而保证了开放性体系结构。
1. 2 卫星支援下导弹攻防模拟系统需求分析[5 ]
卫星支援下的导弹攻防模拟系统(以下简称模拟系统) 主要采用联合战役中的红蓝方导弹攻防对抗为军事背景,蓝方根据作战想定,发射导弹袭击红方重要军事基地。红方中的卫星测控系统,用来负责卫星的测量控制和应急发射;卫星系统用于侦察蓝方威胁目标,并为红方提供预警信息;红方导弹用来攻击蓝方重要军事目标或拦截蓝方的来袭导弹。同时,红方还有负责指挥、调度的航天指挥部和为其提供各类信息的显示系统。
导演部作为中立方,主要负责整个过程的控制,包括启动、暂停、继续等。该模拟系统联邦开发的目标是为适应现在作战的需求,为全军的作战训练提供空间力量的支持。其具体目标有:
1) 根据空间作战的特点及军事想定,设计并开发各联邦成员;
2) 设计开发的联邦能为作战训练与理论研究提供仿真环境;
3) 积累联邦开发的经验,为基于HLA 的应用系统开发提供一种技术框架。
1. 3 模拟系统体系结构
该模拟系统采用HLA 仿真体系结构,充分利用HLA 的优势,主要在应用层上设计与开发模拟系统,并能保证该模拟系统具有良好的可扩充性和可重用性。根据该模拟系统的概念模型分析,模拟系统中的主要实体模型有:卫星测控系统中的测控站和测控中心、卫星系统中的侦察卫星、预警卫星等,红方导弹、蓝方导弹、导演部、航天指挥部、显示系统。
根据该仿真系统所包含的实体、实体功能、行为和实体间关系随时间变化的特点,将不同的实体模型进行划分和组合,确定该模拟系统联邦由以下联邦成员组成:测控站、测控中心、侦察卫星、预警卫星、红方导弹、蓝方导弹、显示、导演部及航天指挥部。模拟系统体系结构如图1 所示。
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1) 卫星测控系统:该系统是联系卫星和地面作战部队的纽带,是信息传输的中枢,包括测控中心和测控站。它在该模拟系统中的任务是跟踪测量并控制在轨卫星的运行,为模拟系统提供卫星的运行信息,并在必要时对卫星进行轨道控制。
2) 卫星系统:该系统包括各类军事卫星(主要包括侦察卫星、预警卫星等) 。军事卫星功能主要是模拟卫星的在轨运行情况及其为作战提供的服务,如侦察卫星的侦察功能,预警卫星的预警功能等。
3) 战斗单元:主要包括红蓝方导弹。蓝方导弹对红方目标进行打击,红方预警卫星发出预警信息,并引导红方导弹拦截蓝方导弹。
4) 显示系统:该系统显示作战模拟行动的进行情况,将部队的配置、行动、战斗用图形的方式描述出来,包括态势显示、文字报告、卫星显示等。
5) 导演部:是研讨和训练的组织者。在研讨或训练过程中,导演部负责仿真环境的设置、数据的准备、系统进程的控制、系统运行状态的监视,必要时根据需要还可通过人机交互对模拟过程进行干预。
6) 航天指挥部:航天指挥部具有指挥、调度功能,负责完成设置卫星编成,安排卫星任务等。其中的测发部队负责卫星的测试、发射,测控部队负责在轨卫星的测量控制,为模拟系统提供卫星的测控保障。
2 基于HLA 的模拟系统实现
根据DMSO (defense modeling and simulationoffice) 公布的HLA 联邦开发和运行过程[6 ] (fed2eration development and execution process ,FEDEP) 中确定的模型,HLA 仿真系统的开发和运行过程包括6 个步骤,即定义联邦目标、开发联邦概念模型、设计联邦、开发联邦、集成与测试联邦、运行联邦并分析结果。
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