概念模型到框架代码自动生成技术研究

段世梅　刘晶晶　孙倩

摘 要：针对在传统的编程工作中，编程人员根据系统的详细设计，手动实现系统的框架代码这一问题，展开了对概念模型到框架代码自动生成的研究。文章并以某空空编队联合作战想定为例，进行了功能分析和用例描述，并用UML/RUP建立了静态模型和动态模型，最终由静态模型自动生成Visual 6.0环境下的框架代码，并对框架进行了测试。实验表明该方法能够保证概念模型与框架代码的一致性，并且节约了编程时间，提高了编程效率。

关键词：概念模型；空空编队联合作战；UML/RUP；框架代码；自动生成技术

1 概述

概念模型用一套具有语义精确、语法规范、易于理解的技术框架来描述军事行动。在传统的编程工作中，编程人员根据系统的详细设计（其实是概念模型的一种表现形式），手动实现系统的框架代码。这种方法在代码的扩展性、移植性上表现出不足。具体表现为，当系统的想定的改变时，框架代码不能很好的实现联动而保持與想定的一致性。那么，如何把作战想定模型一致地转换成编程人员所需要的框架代码，文章以某空空编队联合作战想定为例，运用Rational统一过程（RUP）对仿真系统进行开发，完成了空空编队联合作战仿真系统框架的构建。

2 概念模型描述及系统功能分析

2.1 概念模型描述

概念模型是指在通用的语义语法下，对任务、实体、结构、状态、行为、交互等通用知识的一致性描述，是对真实世界行动的第一次抽象，它独立于仿真实现。

概念建模过程分为概念获取、概念描述、概念建模和概念模型表示四个阶段，具体过程如图1所示[1]。将概念模型的开发划分为两个阶段，不但有适应国情的技术意义，更重要的是，它是完成军事人员与技术人员的沟通与知识传递的工程设计，是系统工程思想在模型开发活动中的具体体现。

2.2 仿真系统功能分析

文章对某空空编队联合作战的想定是：红方由若干架飞机，每架飞机各携带航炮，炸弹，导弹等多种作战武器；蓝方由2架飞机组成。其中，红蓝方飞机都可以使用机载雷达对对方进行探测，红方编队探测数据可以融合并根据探测情况选择合适的武器对目标实施打击，当蓝方遇袭时可以使用武器进行对抗[2]。由于编队作战复杂、武器种类多，还要能根据所探测的目标特性，优化对机载武器的运用决策，所以，要求构建的仿真系统具有可扩展性和重组功能。

3 基于UML/RUP的仿真系统模型设计及实现

3.1 UML/RUP介绍

统一建模语言（United Model Language，UML）是一种符号，是一种通用的面向对象的可视化建模语言[3]。UML通过建立各种类、类之间的关联、类/对象怎样相互配合实现系统的动态行为等成分来组建整个模型。UML提供了各种图形把模型元素及其关系可视化，让人们可以清楚容易地理解模型。文中用到的图形主要有用例图、类图和活动图。

3.2 用例描述

用例图描述的是外部参与者所理解的系统功能[4]。以红方编队长机为例，图2给出了红方编队长机的用例模型，明确了该长机需要具备的参数初始化设置、携带武器属性设置、武器的发射、对本编队僚机的指挥及仿真信息动态显示等功能。

3.3 静态模型及动态模型的建立

3.3.1 静态模型

静态模型能很好地反映作战实体类之间的关系，静态视图由类和类之间的相互关系构成，静态视图以类为中心，因此一般也称为类图。

某空空编队联合作战想定中红方编队的静态模型组成如图3所示，对应的静态模型类视图如图4所示。空心箭头指向表示泛化关系，菱形箭头指向表示聚合关系。对于指挥舰节点，Aircraft 是飞机基本类，LeadAircraft（长机类）、WingAircraft1（僚机1类）和WingAircraft2（僚机2类）是继承Aircraft的子类，它们之间是继承关系。其他实体类如机载雷达类、携带武器类都是构成长机的功能个体，可在长机中有一个或者多个实现，因而与LeadAircraft类是聚合关系。

3.3.2 动态模型

活动图用于对系统的动态行为建模。图5为某空空编队联合作战想定中红方编队的活动图，红方编队长机的动作依据目标搜索状态而定，僚机无通报时进行普通搜索，有通报时进行重点搜索。当发现目标后需要进行数据融合、威胁判断，进而做出攻击或防御决策，直至红发编队成功摆脱威胁或蓝方编队飞机被击沉，仿真结束。

3.4 框架代码的自动生成及校验

以某空空编队联合作战想定为例，在Rational Rose开发环境中，运用UML语言，建立了红方编队静态模型（如图5所示）。由该静态模型自动生成Visual C++ 6.0编译环境下的框架代码，生成过程视图如图6所示，生成的框架代码类视图如图7所示，测试校验视图如图8所示。

4 结束语

文章阐述了军事概念建模的原理及方法，运用统一建模语言UML，对某空空编队联合作战想定进行了可视化建模分析，建立了用例模型、结构模型（静态模型）和行为模型（动态模型），增强了仿真系统开发过程中的可读性和维护性。在此基础之上，利用Rose完成了框架代码的自动实现，并完成了测试和校验，为系统的最终实现奠定了基础。通过实验表明，该方法克服了传统开发模型不可回溯性的缺点，保证了概念模型与框架代码的一致性，并节约了编程时间，加快了工作进度。

参考文献

[1]胡斌，常青.军事概念模型建模实践分析与研究[J].系统仿真学报，2008，20（12）.

[2]梁军，石剑琛.网络化作战系统——指挥控制中枢的革命[J].中国舰船研究，2007，2（1）：63-66.

[3]吴建，郑潮，汪杰.UML基础与Rose建模案例[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[4]梁向阳，康凤举，钟联.基于RUP的C4ISR体系结构设计[J].微计算机应用，2007，28（12）：2922-1296.

作者简介：段世梅（1984，4-），女，汉族，甘肃省白银市人，硕士，工程师，主要研究领域为飞行仿真技术。