一种基于Josim的运行管理工具*

张　宇　张高峰

(91336部队　秦皇岛　066326)



一种基于Josim的运行管理工具*

张宇张高峰

(91336部队秦皇岛066326)

摘要针对国内武器靶场联合试验训练系统仿真执行配置不灵活，运行过程管理困难等问题，设计了一种基于Josim的运行管理工具。借鉴美国TENA的发展思想，在完成分布式联合仿真平台中间件关键技术试验验证的基础上，通过对工具的功能进行层次化分析，并基于模块化设计思想，完成了Josim运行管理工具的设计与开发。并成功应用于典型应用系统实验验证过程，为提高电子靶场中试验和训练系统的运行管理能力提供了有力支持。

关键词分布式联合仿真; LVC互操作; 中间件; 运行管理技术

Class NumberTM73

1引言

为了更高效地利用靶场资源，提高联合试验和训练能力，美军启动了FI2010工程，开发实现了“试验与训练使能体系结构(Test and Training Enabling Architecture,TENA)”[1]，TENA专门针对试验训练领域的特点进行开发，并针对试验与训练领域的特定需求对HLA进行了扩展，为未来几十年构建试验与训练逻辑靶场提供了体系结构和技术支撑[2]。

目前，国内对TENA的研究已经开展了十几年。其中，国防科技大学对TENA的发展现状进行了阐述，并详细叙述了TENA中间件的设计与实现方法。而后将HLA与TENA进行比较，借鉴TENA思想对HLA的能力进行扩充，用于满足对试验与训练互操作的需求[3～5]。哈尔滨工业大学提出的HIT-TENA中间件，并未像TENA一样实现真正意义上的远程对象调用，目前主要是用事件消息触发实现远程调用，而且还没有应用于训练系统中[6～10]。同时，上述支撑平台在运行过程中都是通过应用本身创建联邦并加入执行，使得应用不能独立于执行创建过程，并且没有独立实现执行创建和动态管理的工具，缺乏对靶场试验训练系统的运行管理。

基于以上问题，借鉴美国TENA的建设思想，结合目前国内试验训练领域建设的现状，已经实现自主、可控的分布式联合仿真支撑平台中间件及部分工具集的开发。在Josim的建设过程中，为实现对分布式联合仿真试验或训练系统的运行管理，完善Josim工具集，基于模块化设计思想，设计开发了Josim运行管理工具，以实现应用与执行创建的分离，使应用更专注于自身的功能设置，提高了Josim平台的运行管理能力。

2分布式联合仿真支撑平台概述

分布式联合仿真试验系统是一个异构的实时分布式系统，对标准规范、协议、时统、接口或网关的要求非常高。需要构建一个分布式联合仿真平台(Josim,Distributed Joint simulation platform)，以支持实况-虚拟-构造(live,virtual,and constructive,LVC)互操作的分布式联合仿真。Josim仿真支撑平台以分布式联合仿真中间件为核心，以Josim工具集为手段，为用户联合仿真事件前的仿真建模、事件中的仿真运行、事件后的仿真数据分析与评估提供支持[11]。Josim平台体系结构如图1所示。

图1　Josim平台体系结构图

2.1Josim中间件

分布式联合仿真支撑平台中间件是Josim体系结构中的核心组件，从结构上划分，主要由应用层、服务管理层、对象管理层、虚拟网络层和互联机制五个层次组成。参考TENA实现，通过统一的Josim服务调用，使上层仿真应用同名地使用各类Josim对象，屏蔽Josim对象和网络通讯机制的差异。

2.2LVC仿真系统

支持LVC互操作的分布式联合仿真支撑平台成为实现联合试验与训练的关键，重点在于实现仿真互操作性、可重用性和可组合性。实况仿真(live simulation)是指真实的人员在虚拟环境下操作真实的装备和系统，例如嵌入式仿真系统；虚拟仿真(virtual simulation)是指真实的人员操作虚拟的设备和系统，例如飞行模拟器、坦克驾驶模拟器、舰艇操纵模拟器；构造仿真(constructive simulation)是指虚拟的人员操作虚拟的设备和系统，例如计算机生成兵力系统、虚拟战场[11]。

2.3Josim工具集

Josim工具集作为分布式联合仿真系统的重要组成部分，分为离线工具集和在线工具集两部分。离线工具主要用于完成分布式联合仿真支撑平台运行前的准备工作和运行后的仿真数据分析与评估工作。在线工具集主要用于分布式联合仿真支撑平台运行中的应用服务统一管理和运行监控等工作。

3Josim运行管理工具设计

3.1功能组成

模块化是指解决一个复杂问题时，自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程。本文基于模块化设计思想，兼顾运行管理工具功能特点，将其分为网络命名服务管理、执行管理器管理控制、运行管理和工作日志信息管理四个功能模块，功能模块组成如图2所示。

图2　功能模块组成图

3.2总体交互关系

Josim运行管理工具通过与执行管理器和操作系统进行信息交互，来实现启动/结束网络命名服务、启动/结束执行管理器、保存及恢复执行状态和Josim运行管理等功能，并实现各类消息及SDO信息的收发。总体交互关系如图3所示。

图3　运行管理工具总体交互关系图

3.3软件工作流程图

图4　运行管理工具工作流程图

4Josim运行管理工具应用验证

为充分验证Josim平台的支撑作用以及各应用软件的功能及稳定性，在某跨异地网络仿真训练系统中进行了Josim典型应用验证系统的集成与实验。

通过制定作战想定，模拟在某岛附近海域进行的电磁对抗过程，以达到装备操作员远程模拟训练的目的。想定模拟敌对双方电磁干扰与反干扰过程，并通过Josim中间件实现信息的远程实时交互。同时，利用Josim运行管理工具实现仿真训练过程的运行管理。

4.1网络命名服务启动功能

首先，启动运行管理工具，选择网络命名服务软件启动方式，并配置相应主机IP及端口号，启动网络命名服务软件。网络命名服务进程可以使应用程序定位一个在网络上运行的执行程序，用于仿真开始时应用加入执行。网络命名服务软件启动界面如图5所示。

图5　网络命名服务软件启动界面

4.2执行管理器管理控制功能

执行管理器管理控制界面如图6所示，软件通过读取配置文件自动加载配置参数，并可手动修改。如图所示，设置控制台密码，用于Josim监控工具使用时的登陆密码。执行管理器配置参数设置完成后，即可启动EM，并初始化中间件，只有当执行管理器启动后，参加仿真的应用方可加入执行。

图6　执行管理器管理控制界面

4.3运行管理功能

运行管理功能界面如图7所示，用于在整个生命周期对Josim执行进行维护和管理。首先，读取仿真规划文件，将想定中的应用状态信息以列表的形式进行显示。如果仿真开始时没有规划文件，可以用本次仿真的应用状态信息生成仿真规划文件。仿真开始前，各应用首先要加入执行，在工作状态栏显示各应用的加入状态。等到想定规划内的所有应用均加入执行后，对各应用进行物理授时，即通过远程异地各节点配置的GPS授时服务器进行物理对时。待所有应用都已授时成功后，下达仿真开始指令，开始本次仿真。

在仿真过程中，可以对某一节点的执行状态进行保存，即给各应用节点下达执行状态保存指令，使各节点对某一时刻的数据进行相应存储记录。如果需要恢复该时刻的执行状态，可以下达执行状态恢复指令，使各节点恢复该时刻的数据，进行该时刻后续的仿真。执行状态保存与恢复功能能够实现各交战过程的复盘，可以让职手对某一过程进行多次训练，大大提高了想定利用率和仿真训练效率。

图7　运行管理功能界面

4.4工作日志信息管理功能

工作日志信息管理界面如图8所示，主要是将执行运行中所有接收和发送的信息以列表的形式进行显示，并实现工作日志信息的保存。

图8　工作日志信息管理模块软件界面

5结语

在Josim中间件关键技术试验验证的基础上，为了对分布式联合仿真试验训练系统的运行管理，本文基于模块化设计思想，设计并实现了Josim运行管理工具的开发。该软件具有较好的可视化和可扩展性能，并通过独立创建执行，实现应用与执行创建的分离，使应用更专注于自身的功能设置。目前，Josim运行管理工具已经在某仿真训练系统中得到应用，软件功能完善、运行稳定，为Josim平台的进一步完善和充分应用提供了有力保障。

参 考 文 献

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FENG Runming, WANG Guoyu, HUANG Kedi. Research on test and training enabling architecture(TENA)[J]. Journal of System Simulation,2004,16(10):2280-2284.

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XU Zhongfu, WANG Guoyu, ZHANG Yuzhu, et al. Progresses and prospects of TENA[J]. Journal of System Simulation,2008,20(23):6325-6329.

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收稿日期:2016年1月10日,修回日期:2016年2月24日

作者简介:张宇,男,硕士研究生,助理工程师,研究方向：系统建模与仿真、分布式交互仿真。张高峰,男,高级工程师,研究方向：系统建模与仿真、分布式交互仿真。

中图分类号TM73

DOI:10.3969/j.issn.1672-9722.2016.07.044

Operation Management Tool Based on Josim

ZHANG YuZHANG Gaofeng

(No. 91336 Troops of PLA, Qinhuangdao066326)

AbstractTo solve the problems of weapons range for the domestic joint pilot training simulation system to perform configuration not flexible, management difficulties during the operation and other issues, a management tools based on the Josim is designed. Learning from the development thought of American TENA, based on the completion of distributed joint simulation platform middleware experimental verification of key technologies, through the tool features hierarchical analysis and drawing on modular design concept, the design and development of operation management software is completed. And it is successfully applied to typical applications experimental validation process, to improve the electronic range in test or training system operation and management ability to provide strong support.

Key WordsJosim, LVC interoperability, middleware, operation management technology