海洋战场仿真想定编辑系统研究＊

陈重阳 王 平 崔国恒

（海军工程大学管理工程系 武汉 430033）

1 引言

仿真想定是仿真系统的高层概念，它不仅包含军事意义下的作战想定描述，也包含了仿真联邦在开发时期对联邦剧情的基本描述。作战想定描述是提供军事系统在仿真运行阶段仿真实体的任务、行动等描述，它涵盖了整个仿真运行全过程，是系统运行以及事后分析的基本数据来源［1］。联邦剧情描述是军事人员与系统分析人员对系统的共同描述，通过对系统的组成、军事目的、军事行动环境及剧情的分析，可以基本了解系统运行规模、系统组成情况等，联邦剧情描述主要同系统的应用目的相关。在体系对抗仿真军事应用需求及计算机网络技术、大规模分布处理技术、多媒体技术和面向对象技术等相关软件技术的发展推动下，分布交互作战仿真技术研究已成为军事仿真领域的热点，其中想定编辑是分布式作战仿真系统设计与实现过程中需要解决的一项关键技术。

目前仿真想定开发中存在的主要问题是：

1）仿真想定的描述标准不统一，可扩展性差，不利于大规模的系统仿真；

2）仿真想定描述的可读性不好，技术门槛高，不利于军事专家和部队指战员参与想定的开发。

根据军事对抗仿真系统的功能需求，仿真想定系统应具备如下特点［2］：

1）系统应具有高度的模块化、良好的通用性、灵活性和可扩充性，提供图形化的想定编辑用户界面，方便用户按需进行想定编辑与设置；

2）支持不定数目及类型的仿真平台，初始化信息加载支持仿真规模的动态变化以满足可重复使用要求，并适应多种不同对抗样式的联邦应用；

3）虚拟战场作战空间大，各类信息丰富，系统作为整个仿真系统的总控台应能完整、全面、准确、及时地反映虚拟战场的态势。

随着XML技术的出现和发展，想定数据的表达描述有了很好的解决途径。本文针对仿真想定的特点，着眼于解决影响仿真想定开发效率的问题，提出了基于电子海图和XML标准的海战场作战仿真想定解决方案，实现了军事对抗仿真想定编辑系统中XML文档与二维图上态势之间的无缝转换。

2 海战场作战仿真想定的结构

海战场作战仿真想定的结构划分是根据海上作战的实际情况进行描述的。

2.1 想定的内容设计

海上作战仿真想定由以下基本元素描述：作战的任务、作战海域、作战样式、海洋环境、红蓝交战双方兵力配置、行动序列等。其中，红蓝双方可配置不同数量及类型的兵力，如水面舰艇、潜艇和海军航空兵等，不同类型的兵力具有不同的参数，对其描述除了包含特定的标识、类型、装备配备等本身的特性参数外，还包括对应初始状态信息，如初始位置、航向、航速、航行深度信息等。

2.2 想定的结构设计

海上作战想定的结构设计是通过分析组成战场态势的各部分，形成层次化的结构，并获取对海上作战影响的各种因素，通过对军事专家人员的咨询，确定对海上作战影响的主要因素，忽略一些次要因素，即简化了结构模型，又提高了结构清晰程度，同时还保证了想定描述的科学性。以下从五个层次结构对海上作战想定结构进行描述：

2.2.1 作战环境描述

1）自然环境：主要包括海水的温度、盐度、密度和深度等；

2）作战海域的范围：中心点，作战范围。

2.2.2 兵力平台

1）兵力的类型：水面舰艇、潜艇、直升机等；

2）兵力的标识：作战中同一类型的兵力平台可能有多个，在想定描述中应该对每个作战实体进行唯一标识，便于在作战过程中对其进行识别和控制；

3）兵力的装备：驱逐舰、护卫舰、导弹艇、潜艇、歼击机、轰炸机等；

4）兵力的动态信息：平台的航向、航速、航路、航行深度等；

5）兵力所属方标志：以红、蓝、绿分别标识。

2.2.3 武器描述

1）武器的类型：导弹、鱼雷、火炮、反潜深弹、水雷、水深对抗器材、探测侦察设备等；

2）武器的型号：对应各种武器的型号；

3）武器的标识：对武器进行的唯一标识；

4）武器的性能参数：有效作用距离、杀伤半径等，其中对抗器材还有作用时间等；

5）武器所属方标识：以红、蓝、绿分别标识。

2.2.4 作战任务描述

1）任务的类型：封锁、反潜、破交、布雷、登陆等；

2）时间：完成任务的时间，根据军事想定进行描述；

3）参与任务的兵力：包括红蓝双方参战兵力；4）任务所处的位置：中心点和范围。

2.2.5 仿真过程控制描述

1）仿真运行的次数：根据任务需求确定仿真运行次数；

2）仿真结束的条件：一是达到仿真次数；二是根据任务的成功或失败作为仿真结束条件，如破交任务中，击沉、重伤目标，目标逃脱等都可以被视为结束条件。

以上描述的作战想定结构具有层次化的特点，还可以逐级细化，这正符合XML技术对数据描述的特点，因此使用XML文档对海战场作战仿真想

定进行描述是一种很好的解决方案。

3 基于XML的可视化仿真想定开发

3.1 XML文档及其特点

XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）是一套定义语义标记的规则，这些标记将文档分成许多部件并对这些部件加以标识［3］。这些标记可以通过DTD（Document Type Definition）文件格式加以定义。XML也是元标记语言，即定义了用于定义其他与特定领域有关的、语义的、结构化的标记语言的语法语言。如文档里可以使用哪些元素类型，元素之间有哪些联系，还可声明元素的属性等，因此，XML作为一种数据表达手段，具有明显的优点［4］：

1）自描述性。基于XML的文档既有关于文档的内容描述，又有关于文档内容间互相关系的描述。

2）数据的结构化和层次化。XML文档中的数据是以树状层次结构保存的，每一个XML文档有且只有一个最顶层的元素，它包含有文本数据或子元素，而子元素也可以包含有自己的子元素和文本数据。这使得XML文档中的数据层次结构清晰，和许多数据结构建立了很好的映射关系，便于查询和修改。

3）可移植性好。XML文档可以在任何系统应用程序或平台上使用，不必担心由于系统升级使得原有文件失效。

结合上述优点，XML文档已经成为数据表达的一种标准格式，同时也为军事仿真系统的想定描述提供了很好的解决方案。

3.2 海上作战仿真想定编辑系统的实现

在设计海上作战仿真想定编辑系统中，通过使用程序加载电子海图和军标库，可以实现对二维平面上战场态势和作战任务的描述，并以XML文档作为存取的数据标准。在基于电子海图的界面上进行的想定描述具有直观、友好、方便的优点，但是编辑的效率较低，不能很好的适应大量仿真的要求，而XML文档高效率的特点有效弥补了基于电子海图的想定编辑系统的不足，保证了想定编辑系统的整体性能。

通过VC＋＋编程对电子海图上的作战想定进行处理，可以实现二维平面上的基于电子海图的想定编辑与XML文档之间的无缝转换。通过修改XML文件内容就可以达到修改图上作战态势和作战任务的目的。生成的XML文档具有很好的可读性、可移植性，有利于军事人员理解和编辑，形成作战想定题库，提高了仿真开发的效率［6］。仿真想定编辑系统的逻辑关系如图1所示。

图1 仿真想定编辑系统逻辑结构图

图2 仿真想定系统编辑图

主界面如图2所示，是XML的可视化想定界面，显示了双方的态势及仿真控制的相关信息，通过图形化的界面为用户提供了直观的态势效果，以树状层次结构显示了该想定的XML文档内容。

4 结语

仿真想定是对作战中的环境、方法、过程的规范化描述，目前仿真想定中存在想定描述格式和手段不统一、可读性和可移植性不好等缺点，影响了仿真系统的真实性和可信度。针对仿真想定的功能及特点，本文提出了使用可扩展标记语言对海洋战场仿真想定系统进行设计的思路，实现了文档和虚拟态势的转换，解决了仿真想定系统的开发效率和专业化的矛盾，降低了开发的技术难度，增强了系统的可靠性。文中重点针对海战场作战仿真想定开发的需求，着重研究了作战想定描述的结构和开发方法，并利用XML在想定数据描述中的优势，结合军事专家和系统开发人员对海战场作战想定描述进行了实现，建成了海战场作战仿真编辑系统，为整个仿真系统的运行提供了数据来源和仿真剧情，为作战仿真系统想定描述的标准化提供了解决方案，具有广泛的适用性。

［1］刘文庆，等.XML在分布交互作战仿真中的应用［J］.系统仿真学报，2005，15（1）：26～28

［2］李伟波，等.基于XML的潜艇作战想定开发［J］.计算机仿真，2007，3（3）：15～16

［3］张卫军.XML的发展现状及应用［J］.邵阳学院学报：自然科学版，2005，2（2）：33～35

［4］黄再祥，周深根.基于XML的想定描述与作战任务分析［C］／／全国仿真技术学术会议论文集，2003：107～109

［5］张茜，刘光斌.基于HLA的电子对抗多层次仿真系统设计［J］.计算机与数字工程，2010，38（9）

［6］郭齐伟.分布交互仿真及其军事应用［M］.北京：国防工业出版社，2003