基于XML的仿真想定标记语言SSML

系统仿真学报
JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION
V ol. 16 No. 9
Sept. 2004 • 1928 •
基于XML 的仿真想定标记语言SSML
陈欣, 胡晓惠, 付勇, 傅妤华
（北京系统工程研究所，北京100101）
摘要：想定管理是仿真系统中的重要组成部分，想定管理的目标是实现想定与仿真相分离的处
理机制，保持想定数据的独立性。

本文提出的基于XML 的仿真想定标记语言SSML，利用XML
的Schema 定义想定数据的约束规则并进行语法检查。

通过SSML 所提供的中间访问层实现想定处
理与想定数据库存储模式的分离。

利用XML 所提供的Xquery 标准和Xpath 标准实现想定数据的
可伸缩性、动态裁减和重组。

关键词：想定管理；可扩展的标记语言（XML）；仿真想定标记语言（SSML）；高层体系结构（HLA）
文章编号：1004-731X (2004) 09-1928-03 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A The Simulation Scenario Markup Language (SSML) Based On XML
CHEN Xin, HU Xiao-hui, FU Y ong, FU Y u-hua
(Beijing Institute of System Engineering, Beijing 100101, Ch in a)
Abstract：Scenario manage is the important part of HLA (High Level Architecture) system, the aim of scenario manage is separating scenario from simulation system, and keeping independence of scenario data. This paper provides the Simulation Scenario Markup Language (SSML) based on XML. SS ML checks the scenario syntax rule by using the Schema of SSML.
HLA system can have access to scenario data dependent on scenario DB by using the Middle layer provided by SSML. The agility, dynamic reducing and reforming of scenario data are realized by using the Xquery standard and Xpath standard.
Keywords：Scenario Manage; Extensible Markup Language (XML); Simulation Scenario Markup Language (SSML); High Level Architecture (HLA)
[2]
的仿真的想定管理研究、Aegis 公司开发的想定生成工具集
(Scenario Generatiopn Toolset SGT)[3-4]等。

引言
想定是按照训练课题对作战双方的企图、态势、以及作
战发展情况的设想和假定。

想定分为军事想定和仿真想定，
仿真想定相对于军事想定而言，除了必要的基本想定/背景
想定外，对作战过程描述更仔细，即作战双方随时间推进。

其他还包括，实体（兵力、飞机、导弹、雷达、机场、指挥
所、通信、机场等）位置、行动（机动、发现、交战、毁伤、
保障）、行动规则（制约关系和协同关系）、武器数据、环境
数据等，还有仿真判决准则[1]。

想定管理是HLA 仿真系统中的重要组成部分。

近年来，
国内外对仿真想定的研究工作主要包括两个方面，一方面是
对仿真想定所包含的军事概念知识的研究，以美国国防部所
进行的任务空间概念模型（Conceptual models of mission space
CMMS）研究工作为主，研究的内容包括如何实现仿真想定
所包括军事概念信息的权威性，完整性，明确性和可重用性。

另一方面是开发用于生成、编辑、评估想定的工具研究，如
想定工具集与生成环境（Scenario Toolkit And Generatiopn
Environment,STAGE）、北京航空航天大学所进行的基于WEB
想定管理的需求和存在的问题
1
1.1 仿真想定管理系统的需求
想定管理系统的目标是实现想定与仿真相分离的处理
机制，保持想定数据的独立性，使想定的输入、存储与处理
独立于仿真，允许基于典型想定进行想定裁减与重构，促进
想定、仿真模型与仿真成员的重用[1]。

1.2 仿真想定管理中存在的问题
要实现仿真想定管理系统的上述需求，存在很多技术问
题，其中想定设计规范问题和对想定数据的分发管理问题是
其中最主要的技术难点。

1.2.1 想定设计规范问题
想定的编制与生成必须遵循一定的规范，以满足仿真系
统的需要。

想定设计规范往往以想定描述语言的形式所表
现，想定语言是一组规则集，用来约束想定生成格式，控制
[2]
想定输出内容。

一种标准的，可扩展性的，普适性的仿真
描述语言，可以适应不同HLA 仿真系统的需求；可以使仿
真想定数据在不同的HLA 仿真系统和不同的仿真盟员之间
进行共享；可以根据不同HLA 仿真系统和不同仿真盟员的
需要对想定进行动态的裁减与重构。

因此建立有效的仿真描
述语言是想定管理系统实现中的关键问题。

评价仿真想定语言设计优劣的标准包括表达能力、领域收稿日期：2003-07-10修回日期：2004-03-04
基金项目：国家863 计划重点项目（2001AA115120）
作者简介：陈欣(1978-), 男, 河南人, 助研, 硕士, 研究方向为建模仿
真、中间件、工作流；胡晓惠(1960-), 男, 内蒙人, 满族, 研究员, 研究
室主任, 博士, 研究方向为建模与仿真、系统工程。

付勇(1978-),男,硕士,
助研,从事武器装备仿真和辅助决策研究；傅妤华(1975-),女, 浙江人, 助
2.2 仿真想定描述语言 SSML
XML 是一种源标记语言，允许根据它所提供的规则， 制定各种各样的标记语言。

这也正是 XML 语言制定之初的 目标所在。

XML 允许各种不同的专业开发与自己的特定领 域有关的标记语言。

实际上，现在许多行业、机构都利用 XML 定义了自己的标记语言。

本文利用 XML 技术建立仿 真想定标记语言 SSML 。

SSML 文件由想定数据、想定结构和显示样式三部分组
成，其中 SSML 数据是由其想定内容组成，为 SSML 的数
据文件，用于传达想定数据信息；想定结构用于定义想定格 式，用于区分 HLA 仿真系统的具体类型和应用领域，为 SSML 的 Schema 结构文件；显示样式定义了想定数据的显 示方式，是想定的具体表现，由 XSL 或 CSS 样式表来组织 和管理。

SSML 想定数据的主体结构如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="U TF-8"?> <仿真想定>
<想定背景>
<想定目的/>
<想定假设条件/> <战役阶段/> <作战区域/> </想定背景>
<双方作战决心和部署>
<兵力使用原则/> <作战的主要任务/> <兵力编成/>
<兵力任务区分及部署/> </双方作战决心和部署> <作战计划>
<作战企图/> <作战编程/> </作战计划> <作战过程>
<交战过程/> </作战过程> </仿真想定>
专家可用性、设计完整性、可实现性、可扩充性等。

想定设 计规范和想定语言应该具有下列特点[2]
✉ 伸缩性：想定设计必须支持仿真规模的动态变化。

影响仿真的因素来自各个方面，仿真输入作为初始条件，必
须具备灵活配置的功能，以适应不同的战场环境需求。

✉ 层次化：包括软件体系结构的层次性以及想定的
分层管理。

1.2.2 想定数据的分发管理
独立于仿真的想定管理系统对想定数据进行集中管理 和存储。

各个仿真盟员如何从想定管理系统中加载自己所需 要的想定数据并将其导入自己所在的数据库中？如何根据 仿真想定数据生成仿真的执行计划并驱动仿真的执行？ 实现仿真想定数据在盟员之间分发的关键是想定数据 库和各仿真盟员数据库之间的数据交互问题。

想定数据交互 主要会面临以下问题[5]
：
异构性：想定数据库和各仿真盟员自带数据库可 ✉ 能是不同的数据库，存储模式也不相同。

完整性：集成后的想定数据必须保证一定的完整 ✉ 性，包括数据完整性和约束完整性两方面。

语义冲突：不同的仿真盟员所对应的想定数据之 ✉ 间存在着语义上的区别。

语义的不同可能引起各种矛盾，从
简单的名字语义冲突（不同的名字代表相同的概念），到复 杂的结构语义冲突（不同的模型表达同样的信息）。

语义冲 突会带来想定数据的冗余，干扰想定数据的管理、发布和交换。

本文引入了 XML 技术解决上述问题，以 XML 为基础 提出了仿真想定 标记语言 SS ML （ Simulation Scenario Markup Language ）作为仿真想定的描述语言。

并基于 SSML 实现独立于仿真应用的想定管理系统（Scenario Manage System SMS ）。

2 基于 XML 的仿真想定标记语言 SSML
2.1 XML 语言的基本概念和技术特点
XML 是 Extensible Markup Language 的缩写，意为可扩 展的标记语言。

XML 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。

它也是元标 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。

XML 作为一种标记语言， 有许多特点主要包括：
其中上述每个实体元素又包含多个子元素，如兵力编成 元素中包括单位代码、地域、初始位置、部队番号/编队名 称、作战任务、攻击方式等子元素；作战编成元素体现按时 间顺序的基本的指挥、交战过程，主要包括想定代码、命令 编号、命令发出单位代码、命令接收单位代码、命令发出时 间、命令内容、行动时间、初始位置、路径号、行动目标的 名称、行动目标坐标等子元素。

自描述：XML 文件具有自我描述性，方便计算 ✉ 机进行自动处理。

3 SSML 的技术特点
跨平台：XML 具有平台无关性，可以进行跨平 ✉ 台的数据交换。

✉ 实现对仿真想定规则的检查
可扩展性：在 XML 中，可以定义无限量的一组 ✉ 如前所述，XML 语言具有自描述的特点。

XML 利用大
纲（Schema ）提供了严格的描述 XML 文档的结构、属性、 数据类型等的方法，可以对 XML 文档进行更加严格的自动
标注。

XML 提供了一个标示结构化的架构。

粒状的划分：通过 XML ，数据可以粒状地进行
✉
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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<作战过程>
<交战过程>
<参加装备>
<装备编号="001"/>
<装备编号="002"/>
</参加装备>
</交战过程>
<交战过程>
<参加装备>
<装备编号="001"/>
<装备编号="005"/>
</参加装备>
</交战过程>
<交战过程>
<参加装备>
<装备编号="002"/>
<装备编号="005"/>
</参加装备>
</交战过程>
<交战过程>
<参加装备>
<装备编号="002"/>
<装备编号="003"/>
</参加装备>
</交战过程>
</作战过程><?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<作战过程>
<交战过程>
<参加装备>
<装备编号="001"/>
<装备编号="002"/>
</参加装备>
</交战过程>
<交战过程>
<参加装备>
<装备编号="001"/>
<装备编号="005"/>
</参加装备>
</交战过程>
</作战过程>
通过定义SSML 的Schema 文件，可以定义完整的仿真想定描述语言的语法规则和语义规则，对仿真想定中存在的各种仿真约束条件进行定义。

如下所示的SSML 的Schema 文件片断定义了某飞机所携带导弹的类型只能是空空A、空空B、空空C、空地D 等而不能使用其他导弹。

<xs:element name="某飞机挂弹">
<xs:simple Type>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:enumeration value="空地D"/>
<xs:enumeration value="空空A"/>
<xs:enumeration value="空空B"/>
<xs:enumeration value="空空C"/>
</xs:restriction>
</xs:simple Type>
</xs:element>
HLA 仿真系统和仿真盟员可以使用SSML 的Schema 来验证所接受到的仿真数据是否有效，也可以对语法规则和语义规则进行检查。

✉实现仿真想定描述的可伸缩性
不同的HLA 仿真系统对仿真想定的需求是不同的，可能需
要对仿真想定描述语言中的元素进行动态的增加或减少元素。

XML 语言所具有的可扩展性，使SSML 提供了一个标示结构化的架构，可以定义无限量的标注。

满足不同HLA 仿真系统对仿真想定描述语言的要求。

✉实现仿真想定描述的动态裁减和重组
对于一个HLA 仿真系统的想定，不同仿真盟员只是需要总想定的部分数据，因此需要对仿真想定进行动态的裁减。

不同仿真盟员所需要的仿真想定数据格式也可能不同，因此需要根据仿真盟员的需要对仿真想定进行格式的变换和重组。

XML 具有粒状划分的特点，因此SSML 描述的仿真想定数据任何一部分都可以作为新的SSML 文件。

同时XML 通过Xquery 标准和Xpath 标准提供了对X ML 数据检索查询和定位的功能。

Xquery 标准是为从实际的或虚拟的XML 文档中提取数据，提供一种灵活的查询机制。

它为XML 文档提供了一个数据模型、一组基于这个模型的查询操作以及在这些操作基础上的查询语言。

而Xpath 标准用于描述如何识别、选择、匹配XML 文件中的各个构成元件，包括元素、属性、文字内容等。

通过Xquery 标准和Xpath 标准可以方便的对SSML 进行动态裁减和重组。

如图 1 左边所示的SSML 语句片断表示整个HLA 仿真想定中的作战过程。

通过如下的Xpath 过滤语句“//交战过程/参加装备@装备编号＝’001’”就可以将所有装备编号为001 装备参加的交战过程
图1 SSML 的动态裁减和重组
等。

SSML 提供了一个通用的数据交换格式，对数据和数据元进行封装，它允许HLA 仿真系统、仿真盟员和想定数据库在互相并不了解的情况下交换想定数据。

为了达到交换的目的，源系统只需简单地重新格式化一个消息，或者是一个兼容SSML 文本的数据记录，然后把信息传送给能够理解
[5~6]
SSML 的系统即可。

4基于SSML 的仿真想定管理系统实现在SSML 的基础上，提出并实现了独立于仿真应用的想定管理系统（Scenario Manage System S MS）。

其体系结构如图2 所示，系统的主要功能包括：
(1) 想定输入与编辑
SMS 提供了仿真开发者输入和编辑想定的不同界面和工具。

根据想定内容框架中不同部分内容有不同输入形式。

由于SSML 具有想定数据的显示与内容相分离的特点，因此对于同样的SSML 文件可以以不同显示方式进行显示和编辑。

同时SSML 语法和语义检查器利用SSML 的Schema 对输入的SSML 想定数据进行检查。

符合SSML 语法和语义的想定数据将被输入到想定数据库中。

(2) 想定存储与管理想定数据包括想定索引数据库、
想定背景数据库、兵力
编成数据库、装备数据库、作战区域及路径数据库、作战计划数据库、后勤保障数据库等。

这些想定相关的数据库由不同部门所提供，互相之间存在异构性、完整性、语义冲突等问题，利用SSML 文件作为想定描述的标准语言，提供了想定数据存储的中间层，屏蔽了想定数据库的各种差异，外部HLA 仿真系统只按照SSML 文件格式对仿真想定数据进
裁减出来并形成新的作战过程元素。

即图 2
SSML 语句片断。

右边所示的✉ 实现想定数据的共享与交换
对于想定数据的共享与交换，最重要的是进行想定数据交换的双方要对想定数据的格式达成统一的认识。

只有采用统一的想定数据格式，才能实现想定数据的自动流转、处理
Apo-Betaxololeyedrops.htm.
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[5] [11]
[12]
[6] [13]
[7]
（上接第1930 页）
行透明的访问，而不需要理解想定数据库的存储模式。

因此
未来想定数据库的扩展和修改，将不会影响HLA 仿真系统
的运行。

(4) 想定处理与驱动
想定处理与驱动包括两种机制：与装备有关的想定由仿
真成员自行存储、管理和处理；全局性的作战计划等由想定
处理引擎处理。

5 研究结论
本文所设计的基于XML 的仿真想定描述语言SSML 充
分利用了XML 语言本身所具有的各种优点，基于SSML 开
发的想定管理系统（SMS）解决了仿真想定存在的各种问题，
实现了与具体仿真无关的想定管理机制，其具有以下优点：
(1) 实现定义想定数据的约束规则和语法检查。

(2) 实现想定处理与想定数据库存储模式的分离。

(3)
实现想定数据的可伸缩性、动态裁减和重组。

本文所
提出的想定描述语言SSML 和基于SSML 的想
定管理系统，在所研制的基于Web 的HLA 仿真系统
（WBHLA）中进行了应用，取得了较好的效果。

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(3) 想定生成和加载
想定生成就是以想定数据库提供的典型想定为基础，充
分利用SSML 可伸缩性、动态裁减和重组功能，达到快速
生成想定之目的。

想定生成另一个重要功能就是利用SSML
的语法和语义检查，检查新制定想定时序、指挥关系等是否
有冲突，如果不合适还要反复修改直至达到要求。

想定加载包括两个方面，一个是从SSML 文件中把与
装备有关的想定加载到装备仿真成员中，仿真成员中开辟专
门的数据区存储之；另一方面从SSML 文件中把全局作战
过程及计划有关的想定数据加载到仿真运行控制盟员中，由
想定处理引擎读取并调度之。

想定加载过程就是每个仿真盟
员通过定义自己的过滤语句对整个仿真联盟的想定的进行
动态裁减和重组，得到自己所需要的仿真想定数据。

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