计算机生成兵力的组成

1.1.1计算机生成兵力的组成
CGF仿真系统是通过建立系统、环境、过程或现象的模型(物理模型、数学模型或其它逻辑模型)，再按时间来实现所建立的模型。

其一般原理框图[24]如图2-1所示：
图2-1 CGF原理框图
Figure 2-1 The diagram of CGF
CGF系统主要分为实体动态模型、自治行为产生和操作员控制3个部分[21]。

实体动态模型包括平台动态模型和武器系统模型，其功能主要是体现实体的物理行为特性，是我们在CGF系统的人机交互界面所能看到的实体的行为动作。

自治行为产生部分的工作是根据战场态势、战术知识库和作战规则库实时地作出战术决策，并给实体动态模型发出相应的命令和控制信号，如平台加速、武器开火等，自治行为相当与CGF系统的“大脑”，执行“思考”的过程[27]。

CGF操作员界面用于对CGF系统的管理和控制，包括分配任务、初始化、启动和干预CGF 实体的自治行为。

1.1.2计算机生成兵力体系结构
一般而言，体系结构是指一个系统中构件的组织结构、构件之间的关联关系以及支配系统设计、演化的原则和方针。

依据CGF系统的原理，为建立一个完善、
复杂、丰富的CGF仿真系统，应遵循了如下几个设计原则[28][29]：
（1）可伸缩性。

能够灵活的控制仿真系统的规模，当系统功能需要扩展时，不需要对系统框架进行修改，就能够将已经开发好的仿真资源加到自己的系统中，或者对系统的部分功能和模块进行进一步的扩充和完善；当系统的部分功能不再需要时，能够将其进行分离，进行系统的简化。

并且扩展或简化后的系统保持很好的稳定性。

（2）可重用性。

在系统开发过程中，要为有必要描述信息和可用的接口，使系统在移植的过程中，不必进行大量的移植工作，就可以和新系统很好的兼容。

（3）互操作性。

互操作性指模型或仿真之间相互提供与接收服务且通过服务在一起有效运作的能力。

包括两个方面：一是CGF系统内部不同仿真实体之间的互操作；另一是CGF系统和其它系统的互操作。

系统内部的互操作可通过定义仿真模型之间无歧异的接口来实现。

系统与外部系统的互操作可通过使用相同的数据格式来实现。

（4）实时性。

分布式仿真系统中通过大量的仿真实体、真实实体、训练人员之间进行交互，实现作战任务的演练、指挥员训练、武器系统作战效能评估等活动。

分布式仿真系统对仿真实体之间交互的实时性要求比较高。

实时性是任何实时仿真的最基本要求，也是保证仿真结果真实性的前提。

在实时仿真中，真实物理设备按照其自身规律实时运行，参与实时仿真的人员也要感受仿真结果的实时输出并作出及时准确的判断和响应。

目前，广泛使用的是基于DIS的CGF体系结构和基于HLA的CGF体系结构。

1、基于DIS的CGF体系结构分布交互仿真(Distributed Interactive Simulation，DIS)是指采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，通过局域网或广域网，将分散在各地的仿真设备互联，形成可参与的综合性仿真环境，参与者可以自由地相互作用，完成各种战役战术训练，完成对武器系统性能、方案的验证与评估等任务[30]。

利用DIS的体系结构，可以将多个CGF仿真系统聚合为一个CGF系统。

在DIS中，CGF仿真网络从逻辑上看是一种网状连接，如图2-2所示：
图2-2 基于DIS的CGF系统网状逻辑拓扑结构
Figure 2-2 The logical mesh topology structure of CGF based on the DIS 每个CGF仿真应用都向网络上的其它仿真应用广播自身的状态信息，同时又接收来自其他CGF仿真应用的信息。

这使得DIS实现起来相对容易，但是，广播的通行方式也带来了资源浪费的问题。

由于每个节点的信息都将以广播的方式到达所有的节点，当系统中的仿真实体数目增加时，网络带宽消耗急剧增长，对大量的不相关的PDU的处理浪费了宝贵的处理机的资源，这直接影响了仿真系统规模的可扩展性[31]。

2、基于HLA的CGF体系结构高层体系结构[32]（High Level Architecture, HLA）采用面向对象的方法建立对象模型与分析系统，以标准化、规范化的对象模型模板OMT（Object Model Template）的形式定义和描述仿真实体的对象信息和交互信息，并通过运行时间支撑系统RTI（Run Time Infrastructure）管理各仿真应用，提供较好的重用性和互操作性，以保证不同类型的仿真应用能够协调工作，完成复杂的仿真任务[33]。

在基于HLA的CGF仿真系统中，联邦（Federation）是指用于达到某一特定仿真目的的分布式CGF仿真系统，它由若干个相互作用的联邦成员（Federate）构成，联邦成员由若干相互作用的对象构成，对象是联邦的基本元素。

如图2-3所示。

图2-3 基于HLA的仿真系统的层次结构
Figure 2-3 The hierarchy of simulation system based on the HLA 运行支撑环境RTI（Run-Time Infrastructure）实现了HLA接口规范中的所有服务和其它支持联邦成员互操作的函数，它在仿真系统运行过程中的作用就如同软总线，满足规范要求的各仿真软件及其管理实体都可以像插件一样插入到软总线上。

各联邦成员和RTI一起构成一个开放的分布式仿真系统[34][35][36]，如图2-4所示：
图2-4基于HLA的仿真系统的层次结构
Figure 2-4 The hierarchy of simulation system based on the HLA 在HLA中，所有CGF仿真应用都通过RTI（Run-Time Infrastructure）进行通信。

这种结构使CGF仿真网络中的通信更加有序，也使CGF仿真网络的规模扩展成为可能。