基于HLA的建模技术框架的开发与应用

摘 要：HLA（高级体系架构，High Level Architecyure）是由美国国防建模与仿真办公室（DMOS）1995年10月制定的建模与仿真主计划（MSMP）中提出。HLA将仿真系统抽象为联邦，将仿真系统中存在交互关系的仿真应用抽象为联邦成员。HLA将仿真过程中所需的交互信息通过统一的、规范的格式进行表述。仿真过程的执行，正是基于一致的信息表述，联邦成员间的相互交互而完成。

关键字：模型构建方法、通用仿真模型库

1.可重构的仿真模型

（1）建模与仿真过程的标准化

①仿真开发的模型体系

构建HLA仿真开发模型体系，对模型进行层次划分，提高仿真系统的开发效率和协作能力，对仿真实体建立可重用的组件式模型，为各类模型的快速、规范化开发打下基础。其开发体系如图所示。

图 1仿真开发模型体系

②HLA仿真开发的各层次模型规范

模型规范化能方便模型的管理、运行、组合、调度和重用。对HLA仿真开发的各层次模型进行规范化，使各层次模型可以在不同仿真系统开发中重用。

概念模型的建立遵循使命空间功能描述（FDMS）的规范，目的是为建立概念模型提供一个公用起点和标准，便于重用和互操作。剧情模型采用文本描述与图形描述相结合的方式。构建模型层中SOM、FOM对象模型是HLA的对象模型，依据的是对象模型模板OMT的标准建立，遵循OMT规范。邦元模型层中的邦元模型和管理模型为仿真应用程序，是联邦的联邦成员，其设计和运行符合联邦运行规范，即运行支撑结构RTI的接口规范。

（2）仿真模型的重用

为了便于理解和说明，将模型重用按其重用部分的规模和复杂程度分为三类：元件级重用、部件级的重用、系统模型级的重用。

模型重用的前提需要进行模块化、参数化（抽象化）模型结构的层次化。之后，仿真模型可重用性设计便可按照模型分类、实现仿真模型公有属性的提取、模型结构和模型参数的分离、数据与处理方法的封装、对象模型模板和建模与仿真VV&A技术六步进行。

2.通用仿真模型库

采用框架结构来进行模型库的构建于管理，使模型的层次结构明显，便于模型的重建与组合。

（1）应用组件技术

在系统仿真领域，随着被仿真系统的日益复杂，仿真应用开发的工作量也成倍增加，完全从头开发一个仿真系统的工作效率越来越低，模型与仿真结果的可靠性与准确性也更难以得到保证。采用基于组件的软件开发方法，可以将已有的各种仿真应用组装起来建立大型仿真系统，是克服复杂型系统仿真面临困难的有效途径。

将分层次的模型以组件的形式进行封装，使得模型库在组织形式上表现为可重用的模型组件库。将经过测试的且遵从标准和规范的组件模型保存在模型组件库，同时，组件模型库还包含这些模型组件的细节功能描述文档。

组件技术使得“组件”成为大粒度“对象”快速构建应用系统的关键。其核心是基于接口的程序设计概念。每个组件都会提供一个定义好的接口，接口可以和组件进行交互，用户或其他应用程序可以使用这些接口将模型库中的模型应用到自己的程序中，并可确信将来组件的变化不会破坏自己的程序代码。

（2）应用Web Services技术

在采用Web Services技术构建的模型库中包括三种角色，分别是模型服务的提供者、模型服务注册中心和模型服务请求者。这三种角色之间可以进行模型计算服务的发布、查找和绑定操作的交互。即由模型服务提供者提供可通过网络访问的软件模块，定义模型服务的描述，并将所定义的服务描述发布到模型计算服务的请求者或模型服务的注册中心。模型服务的请求者通过查找操作从本地或注册中心搜索所要求的服务描述，然后将服务描述与服务提供者提供的模型服务资源（通常以URL形式表示）进行绑定，并调用响应的Web Services实现进行交互。

模型服务的描述、调用和发现分别采用WSDL、SOAP和UDDI实现。

3.小结

HLA是新一代分布式交互仿真体系结构，它代表着当今分布式仿真技术领域的发展方向。我们在这方面开展了大量的工作，对于后续的开发研究工作有一定的借鉴作用，但仍需要进一步研究相关理论并开发完善相应的工具软件，推动我们仿真技术的发展。