第三章 分布交互仿真

SNE 内部动态交互：如 风 - 浪、雨 - 湿等；
座舱仪表：指针指示 图形指示 实况指示；
分布式飞行仿真系统
飞机系统 发动机 通讯 导航 仪表 自动飞行 操纵负载 动力学 电子对抗 雷达、火控、武器 视景 视 音响 听 液压运动系统 触 攻击目标 场景 控制台
飞行管理
虚拟环境
1.2 DIS设计原则
第三章 分布交互仿真
第一节 DIS
1.1 分布交互仿真概述 DIS 定义：采用标准协议，以计算机网络将分散于各地的仿真 设备互联，构成综合交互仿真环境，用于工程研究、军事训练、 效能评估。 历史：1983 SIMNET、1989 DIS、1990 ALSP、 1995 HLA、现在 SBA、VP。 DIS 特点：分布性、交互性、实时性。 仿真类型： 虚拟仿真：人在虚拟环境中操作虚拟实体进行的仿真； 构造仿真：CGF 在虚拟环境中操作虚拟实体进行的仿真；
澎湖列岛
基隆 桃园 台北 宜兰
台中 花莲 制空权
登陆：桃园 基隆 高雄。
空袭：台中 花莲 台南 屏东 台东。
计划搁置：由于朝鲜战争爆发，共 军主要力量投入抗美援朝，同时美 国第七舰队进入台湾海峡，攻打台 湾计划被搁置。
台南
高雄 屏东 台东
台北战场： 占领桃园、宜兰、基隆三个战区，合围台北，堵逃打援。 桃园战区包围台北西面；宜兰战区、基隆战区合围台北东面 两个方向，防止敌首从海线突围，阻止海外势力从此登陆驰援， 宜兰战区还肩负阻止东线敌援军。 形成三战区合围之势即开始谈判，力争和平解放台北。 高雄战场： 拖住台中南部国军；部分海军负责打击澎湖列岛，保护共军 南部进攻线左翼；空袭和骚扰集中在台南、屏东两地，打击南下 和出山的援军。 攻势配合：
3）协议数据单元 PDU（五族27种类型） PDU族 一、实体与交互 PDU类型 1 实体状态 注释
二、仿真管理
2 开火 3 爆炸 4 碰撞 5 创建实体 6 删除实体 7 启动 / 重启动 8 停止 / 冻结 9 应答
10 动作请求
用于被炸实体计算毁伤 用于被碰实体计算毁伤
给出冻结理由 对以上4种PDU的应答
2）对通讯服务的需求： （1）数据通讯服务： 尽快一点对多点通讯； 尽快点对点通讯； 可靠点对点通讯。 CADIS的多点寻址方式： 广播式； 一点对多点（采用路由设备寻径）。 （2）网络性能：网络带宽、网络延时。 传输层到传输层延时 < 100mS（紧耦合）； < 300mS（松耦合）。 （3）检错纠错：由选定的网络传输协议实现 (如 TCP、UDP)。 （4）时间同步机制：由时间同步协议保证 DIS 系统各节点 具有统一时间基准。 CADIS 不作统一要求。
美发展全球导弹战略、台发展导弹防御系统已对我构成威胁。 美国弹道导弹防御 (BMD) 计划： 1、战区导弹防御 (TMD) 计划；
2、国家导弹防御 (NMD) 计划；
3、先进弹道导弹防御技术 (ABMDT) 发展计划；
战区导弹防御系统 (TMD - Theater Missile Defence)： 保护美国在全球的军事设施免遭导弹袭击.
对花莲、台东、台中进行空中打击；水下封锁保护渡海部队、 阻止敌人外逃、海外势力入台作战。
取得局部绝对制空权（黄圈）。
1.5 DRM 技术（Dead Reckoning Model）： 1）建模： 某本地节点保存自身精确仿真模型的同时， 也保存自身的 DRM，以及其它各节点的 DRM； 2）仿真运行： 超差发送：本地节点解算自身精确仿真模型的同时，也解 算自身的 DRM，结果超差时，用精确模型结果更新本地 DRM 参数的同时，将精确模型结果发送给其它节点。 DR 推算：利用本地节点中为其它节点建立的 DRM 模型 推算那些节点中的实体状态，其它节点不必在每个仿真周期都 发送状态。 DR 更新：收到其它节点发来的更新信息后，更新相关的 DRM 参数。 DRM 技术是在仿真真实性和通信实时性之间进行折衷。
清泉岗 IDF (天剑I×2、天剑II×2 )×2架 桃园 IDF (天剑I×2、天剑II×2 )×2架 清泉岗 IDF (天剑I×2、天剑II×2 )×4架 新竹 M2000 (MICA×4、Magic R550×2)×4架 机身挂架 机翼外侧挂架 清泉岗 IDF (天剑I×2、天剑II×2 )×3架 新竹 桃园 IDF (天剑I×2、天剑II×2 )×3架 IDF (天剑I×2、天剑II×2 )×3架
参考教材
1、《现代仿真技术与应用》康凤举，国防社，2006年1月； 2、《系统仿真导论》肖天元，清华社，2000年7月； 3、《仿真技术》吴重光，北化工社，2000年5月； 4、《战争复发系统建模与仿真》胡晓峰，国防社，2005年6月；
5、《系统仿真技术》彭晓源，北航社，2006年12月；
6、《飞行实时仿真系统及技术》王行仁，北航社，2003年7月；
兵力：武器平台及武器动力学、雷达探测、火控解算、电子对抗。
兰方管理：作战模型、初始条件、仿真控制、态势显示、记录。
网络接口单元（NIU）： 1）帧任务管理：分系统数据转发、进程协调； 2）数据协议转换：BUAA PDU / VR-Link PDU;
3）坐标转换：主干网上使用地心坐标系，保证空间一致性；
1.6 DIS标准
1）通讯体系结构： ISO网络协议 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 链路层 1 物理层 IEEE 1278.2 （通信层） Any Any DIS协议 IEEE 1278.1 （应用层） 协议内容 DR推算 PDU TCP、UDP 地址名寻址 IP寻址 帧格式、冲突处理 网线
10）总体集成与支撑技术（支撑：网络、建模方法）
1.4 DIS 体系结构（多武器平台攻防作战综合仿真示范系统）
空地飞机 空地飞机 空地飞机 空地飞机 空地飞机
BUAA – PDU 兰方 NIU 兰方 DBMS 兰方管理 空空飞机
VR – Link PDU / HLA 红方分系统
„
白方仿真管理
兵力、兰方管理、网络接口单元（NIU）、白方场景 构成对抗仿真系统的三要素： 通讯：PDU、CADIS； 环境：地形、地物、实体外形的数据库格式（美2851军标）； 演练管理；部队作训；
初始化 / 时间同步
11 动作响应
对动作请求PDU的应答
12 事件报告 13 数据查询 14 设置数据 15 数据 三、电磁 四、无线电通信 16 注释 17 电磁发射
电子通报：毁伤、受干扰 导引指令、拦截命令 对13、14的应答 / 电子情报 主动探测、被动探测、干扰
18 导引 19 发射机 20 信号 21 接收机
IDF×2×2编队
F16×2×2编队
蓝方 NIU
二炮
航空
地空导弹
高炮
雷达
电子对抗
HLA - RTI
仿真管理
2D态势
3D场景
指挥：
起飞机场 屏东 机型 E-2T×1架 作战任务 蓝1号空域预警指挥
新竹 屏东
EAT3×1架 EC-130×1架
蓝2号空域电子干扰 蓝3号空域电子干扰
对空作战： 起飞机场 机型 作战任务 气球载雷达4站 气球载雷达1站 蓝2号空域巡逻 蓝3号空域巡逻 红5号空域空战 红2号空域空战 红1号空域空战
实况仿真：人在尽可能真实的环境中操作真实实体进行的仿真；
智能仿真： CGF 在虚拟环境中操作真实实体进行的仿真；
五类仿真模型：实体、作战、环境、评估、管理。
仿真模型特点：层次结构、模型间相关性、多样性、AI 模型。
环境模型：地形、海岸线、城市；海洋、大气、空间；
静态环境：地形、海岸线、城市等； 动态环境：大气（气象、电磁、红外）、海洋等 环境效应（环境对实体的影响）：Effects； 实体对环境的影响：Impact；
对地攻击：
起飞机场
台东
机型
IDF (AGM-65D×6 )×3架 IDF (AGM-65D×6 )×3架 F16 (AGM-65D×6 )×3架 F16 (AGM-65D×6 )×3架 幼畜空地导弹 IDF (航弹×1 )×2架 M2000 (激光制导炸弹 BGL 1000×2、 反雷达导弹 ARMAT×2)×2架 F16 (AGM-65D×6 )×2架 IDF (AGM-65D×6 )×2架
作战任务
上杭213旅3营 DF-21C×4单元 上杭213旅4营 DF-21C×4单元 平潭县君山雷达11站 (警-29、引-7、测-3) 苏澳108营 H17×1单元 漳平103营 H9×1单元 漳州107营 H9×1单元
清泉岗
桃园 新竹 嘉义 台南
作战想定：
福
1站 3# 马祖 1#
建 4# 漳平 H9 漳州 H9
4）时间同步：白方授时、GPS授时； 5）DR 推算（Dead Reckoning）； 6）数据过滤：隔离分系统数据与主干网数据；
蓝方航空兵分系统结构
蓝方2D态势 E-2T×1 EAT3×1 EC-130×1
IDF×2×2编队
IDF×4×2编队
IDF×3×3编队
IDF×3×2编队
F16×3×2编队
716-Link PDU
美国 “捕鲸叉” Harpoon AGM-84A 空舰导弹
台湾 “雄风Ⅱ号” 空舰导弹
法國 “飛魚” EXCEOT AM-39 空對艦導彈
俄罗斯 “白蛉” 舰舰导弹 (美国航母克星)
意大利、法国奥托马特 Otomat 舰舰导弹
m
S
渡海战役计划： 战略原则：摧毁政治军、事要害， 尽量减少基础设施的大规模破坏， 渡海战役计划 以利于战后民心和经济的快速恢复。 进攻方案：放弃外岛、主攻台北、 次攻高雄、头尾钳制。 和平解放：围堵政府、军事首脑 于台北，切断外界联络，促其投诚， 完成和平解放台北、进而和平解放 台湾大部地区战略目的。
11站 君山
苏澳 2# H17
2# 新竹 IDF EAT3 M2000 清泉岗 3# 澎湖 台南 IDF EC130 E2T 屏东 嘉义 IDF F16 1# IDF 桃园
DF-21C 215#
F16
台东 IDF
导弹攻击时飞机航迹
航弹攻击时飞机航迹
蓝方航空兵分系统结构对舰攻击
(包括美国盟国和朋友、美国舰队。
其它拥有导弹的国家都被列为导弹 “战区” ) 。 国家导弹防御系统 (NMD - National Missile Defence)： 保护美国本土免受弹道导弹攻击。
仿真系统建设目标： 1、三类用户： 军委、总装机关：重大战略决策分析； 军方 (二炮、陆、海、空)：作战需求 (武器布置、配置、数量)； 武器研制总体技术：武器研制总体单位检验武器系统性能； 2、作战目标：综合防空 + 三反： 反战略核弹 (NMD) – 美导弹防御系统 反常规导弹 (TMD) – 台导弹攻防系统 反联合打击 (AMD) – 航母编队 3、四个应用系统： 系统1：战略核弹攻防对抗系统； 系统2：常规导弹攻防对抗系统； 系统3：综合防空反导攻防对抗系统 (多武器平台+对抗战斧)； 系统4：联合反航母攻防对抗作战概念演示系统；
IEEE 1278.4 VVA 协议文档
IEEE 1278.5 仿真逼真度描述协议、仿真环境标准（2851）
3）DR技术：时戳技术 + 延迟补偿算法
在仿真真实性和通信实时性之间折衷。 4）仿真管理
5）时钟同步
6）空间同步（坐标转换） 7）虚拟综合环境技术、环境与实体间交互技术 8）M&S 的 VV&A 技术 9）网络接口技术：将各自独立的系统接入 DIS 系统
制导指令
无线电传送的内容
五、后勤支援
22 服务请求 23 补给提供 24 补给收到 25 补给取消 26 维修完成 27 修复响应
请求补给 / 维修 给出补给类型 对补给提供 PDU 的应答 给受双方均可随时取消补给 给出修复情况 确认修复结果
1、实体状态PDU 第一部分：标头 协议版本 演练标识 PDU类型 IEEE 1278.1 初调想定、联调想定、阶段联调 实体状态PDU
1）仿真节点自治性
2）时空一致性 3）传输真实信息 4）采用实体对象 / 交互事件结构 5）实时、安全、可靠、可扩展 1.3 分布交互仿真关键技术 1）分布式计算结构：合理平衡本地计算与网络传输 2）标准协议： IEEE 1278.1 PDU（五族27种类型） IEEE 1278.2 CADIS IEEE 1278.3 演练管理指南