潜艇作战模拟系统的体系结构

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1、潜艇作战模拟系统的体系结构1　潜艇作战模拟系统及其体系结构　　潜艇作战模拟是以完成潜艇兵力岸港作战训练为目的，将模拟红、蓝双方兵力的各节点台通过网络连接为一个整体的实时模拟系统。本文涉及的两个系统“潜艇作战综合模拟训练系统”和“潜艇战/反潜战模拟系统”均为潜艇作战模拟系统。　　所谓潜艇作战模拟系统的体系结构，是指以网络通讯为主线，各节点共同配合完成的潜艇作战模拟的软件实现机制。　　“潜艇作战综合模拟训练系统”采用的是“令牌总线”体系结构，而“潜艇战/反潜战模拟系统”采用了DIS(DistributedInterac

2、tiveSimulation)体系结构。本文重点探讨以上两种体系结构在实际系统中的比较及“潜艇战/反潜战模拟系统”采用DIS体系结构开发的若干问题。2　两种体系结构的比较2.1　“潜艇作战综合模拟训练系统”中“令牌总线”体系结构的实现方式　　“令牌总线”是在综合“令牌环”和“CSMA/CD”两种介质访问控制方法优点的基础上形成的一种介质访问控制方法。以此为基础的潜艇作战模拟系统的体系结构，从物理上看仍是一种总线型局域网结构，连接在总线上的各节点通过“令牌”按指定方向依次循环传递，就形成一个逻辑环路。只有获得“令牌”

3、的节点才能发送信息。　　“潜艇作战综合模拟训练系统”由导演总控台、两个潜艇台、三个水面舰艇台、一个多目标台、一个复演台组成。首先，由导演台设置系统的初始态势，包括红蓝双方的兵力数量，各目标的位置、运动要素、海区情况等，在各节点准备好后，由总控台通过网络发送给各节点台，然后，总控台开始“打拍”，启动整个系统运行。系统每步进一次，各节点按此时间步长计算一次本目标及其衍生目标的状态及位置，然后判断各目标间的相互关系，改变相应的状态信息，最后综合出要向网上发送的数据。各节点对其它节点目标和衍生目标的状态及位置不做推算。数据

4、发送的顺序是这样的：潜艇一台收到总控台的告知“步进一次”的信息(即“令牌”)后，延迟一段时间，向其它各节点发送(广播)本台数据。各节点接收到潜艇一台的数据后，将其倒入数据缓冲区。潜艇二台收到潜艇一台的数据(得到“令牌”)后，判断出这是本节点的前一个节点，则延迟一段时间后，向其它各节点台发送(广播)本台数据。其它节点以此类推，直到最后一个节点发送完数据。总控台收到各个节点发送的数据后，进行数据和显示的更新，然后再向系统发送“步进一次”的信息。　　从这种体系结构的实现方式看，“潜艇作战综合模拟训练系统”有如下特点：　　

5、①各节点计算本台目标及其衍生目标的位置、状态，但对其它节点目标和衍生目标的状态及位置不做推算；　　②本节点目标及其衍生目标与其它节点的目标间的关系判别(如是否发现、是否被命中等)依赖于通过网络传来的其它节点目标的信息。这些信息量是比较大的。　　③系统的步长是固定的。系统步长的确定要兼顾各种活动目标的精度。由于“潜艇作战模拟训练系统”的目标大部分为慢速目标，因此系统的步长为1秒。　　④网络上发送和接收的数据包的长度是固定的。　　⑤网络通讯方式采用“令牌传递”方式。　　“潜艇作战综合模拟训练系统”采用“令牌总线”体系结

6、构实现有如下缺点：　　①网上通讯量大。虽然目前的高速网卡与以前的网卡相比速度有极大提高，但随着节点增多，网上数据流量仍然是一个“瓶颈”；　　②由于网络上发送和接收的数据包的长度是固定的，因此，不管上网节点为多少，网络上都要发送相同的数据包，只不过数量不同。对于计算机来说，这是一种资源浪费，同时也不便于系统扩展。举一个例子来讲，此系统有7个节点，共100多个目标，不管进行何种综合训练，其目标数量必须限制在此数量范围内。而且，无论进行单艇对单舰攻防训练还是进行艇群对编队攻击训练，网络上虽然在一个步长内发送和接收的数据总

7、量不同，但每个数据包的大小是固定的。　　③由于系统步长是固定的，低速目标满足精度要求，而象导弹、飞机等目标可能达不到精度要求。所谓“系统步长是固定的”，也是相对而言。由于总控台是接收到所有节点台的数据后再发系统步进信息，如果在1秒内收到了各节点台的发送数据，则系统再延时一段时间，到1秒时再发送系统步进信息；如果总控台接收完各节点台的数据后本身就超过了1秒，则总控台便不再延时发出系统步进信息，而系统的步长仍然是1秒，这样便造成了系统时钟与实际时间的不符。这与实际训练存在不相适应的矛盾。这种系统时钟滞后于实际时间的问题

8、是由网络的“令牌传递”通讯方式决定的，节点越多，滞后越严重。　　④“令牌传递”通讯方式不易进行系统扩展，且一个节点“死机”，其它节点都将处于等待状态。2.2　“潜艇战/反潜战系统”采用DIS体系结构的实现方式　　DIS即分布式交互模拟，它代表着近年来的一种新型的作战模拟器设计与研制开发思想，也是一种尚待进一步完善的作战模拟器应用技术。其突出的特点就是“分布”