KD-JMASE在武器系统仿真测试与评估中的应用

KD-JMASE在武器系统仿真测试与评估中的应用

彭丹华，栾磊，李革

（国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙 410073）

摘要：联合建模与仿真环境KD-JMASE(Joint Modeling and Simulation Environment)是一个面向武器系

统开发、测试与评估领域的建模与仿真支撑环境，主要用于构建分析和测试领域所需要的工程级和交战

级数字系统模型和仿真系统。首先介绍了KD-JMASE的开发背景与发展过程，描述它的基本概念，然

后详细阐述了它的主要功能，最后通过一个样例，对KD-JMASE在武器装备系统仿真测试与评估中的

应用进行深入分析，说明KD-JMASE在该领域的应用中具有良好的性能。

关键词：KD-JMASE；武器系统；工程级与交战级仿真；测试与评估

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2006) xx-xxxx-xx KD-JMASE’s Application in the Simulation Test and Evaluation of Weapon System

PENG Dan-hua, LUAN Lei, LI Ge

(The Institute of Electromechanical Engineering and Automation, National University of Def ense Technology, Changsha, 410073, China)

Abstract: KD-JMASE (Joint Modeling and Simulation Environment) is an M&S supporting environment for development, test and evaluation of weapon systems. It is mainly used to build the digital system models of engineering and engagement-level simulations for testing and analysis. First, the background and developed process of KD-JMASE are introduced, and the basal contents are described. Then, the main functions of KD-JMASE are expounded. At last, analysis is interpreted on application of KD-JMASE in the modeling and simulation of weapon systems with a simple example. Moreover, it shows that KD-JMASE has excellent capability in the application of this area.

Key words: KD-JMASE; weapon systems; engineering and engagement-level simulation; test and evaluation

引言1

随着当今世界的局势变化和科技水平的飞速发展，军事领域也日趋信息化、现代化。在信息化战争条件下，武器系统及其面临的战场环境的复杂性也在迅速增加。国防科技大学研发的KD-JMASE是基于面向对象技术的建模与仿真支撑环境，主要用于构建武器系统测试与评估所需的工程级与交战级数字模型和仿真应用。它支持在电子战环境下对武器装备系统进行工程级和交战级的建模与仿真分析、测试与评估，提供了一组面向电子战武器装备系统测试与评估领域的M&S标准、协议、接口、服务和工具集，在武器系统的研发中具有重要的应用意义。

1KD-JMASE的背景与发展

收稿日期：2011-04-15 修回日期：2011-05-20

作者简介：彭丹华(1988-), 女, 湖南衡阳, 汉, 硕士研究生, 研究方向为系统仿真；栾磊(1985-), 男, 山东高密, 汉, 博士研究生, 研究方向为系统仿真；李革(1967-), 男, 湖南长沙, 汉, 博士, 教授, 研究方向为系统仿真、仿真标准

现代建模与仿真技术日益成为国防和军事领域中一项具有公共支撑意义的关键技术，广泛地应用于各种训练、分析和测试系统，起着日益重要而且不可替代的作用。为了支持分析和采办部门构建工程级和交战级的数字系统模型和仿真系统，美国国防部和美国空军最早在九十年代起就开发了公共建模与仿真体系结构，并于1998年正式成为一个联合项目，称为联合建模与仿真系统(Joint Modeling and Simulation System, JMASS)。为满足国内在分析和测试领域工程级和交战级建模与仿真的需求，提高和促进建模与仿真的互操作性、可重用性和可信性，国防科技大学军用仿真实验室于2003年开始研发KD-JMASE体系结构及支撑环境。2005年推出了国内第一个工程级与交战级联合建模与仿真支撑环境KD-JMASE 2.0版本，其功能与美军JMASS 6.0版本类同，可描述100M ~ 100GHz频段的射频传输效应，支持功能级和信号级雷达电子战仿真；2006年发布KD-JMASE 3.0版本，增加了通用电子干扰模型和光电红外环境模型，同时还开发了与HLA的互连框架。

2KD-JMASE概述

2.1 KD-JMASE 简介

联合建模与仿真环境KD-JMASE 总的需求定义为：提供一个标准的M&S 支撑环境，支持武器系统测试与评估领域工程级与交战级数字建模与仿真；提供全寿命周期仿真服务，使领域专家能够专注于开发本领域仿真模型而无需考虑软件集成问题，模型一旦开发便可在整个行业领域内实现重用和互操作[1,2]。

如图1所示，KD-JMASE 功能描述定义如下：蓝方模型是由国家情报机关提供的、经过确认的敌方武器系统模型；红方模型是工业部门建立的工程级武器系统模型；环境是由仿真专家和环境专家开发的自然环境模型。工业部门利用环境模型，对红方模型的性能进行测试，军方采办机构则负责调用各种威胁模型和环境模型，对红方模型的系统效能和作战效能进行评估，通过认证之后方允许投入生产或交付部队使用。

蓝方模型

红方模型

传统模型函数

环境模型

开发

装配

配置

执行

分析

可重用库-模型-对象-剧情

图1 KD-JMASE 功能描述

2.2 KD-JMASE 基本概念

KD-JMASE 定义了以下基本概念：

演员(player)：由组件构成的最高层次的模型，表示作为独立实体存在的一类对象，可以同其他的演员或组件通信。

组件(component)：是包含模拟真实世界实体行为逻辑的模型，具有属性、操作和端口，还可以包含其它子组件，是KD-JMASE 中构成模型的基本单位。

端口(port)：组件或演员之间进行通信的KD-JMASE 对象。一个端口可以传递多种类型的消息。

消息(message)：一个端口可以传递多种不同类型的消息，消息的定义由模型和仿真的开发人员定义。只有在端口类型和定义匹配的组件和演员之间才能建立连接并进行通信。

组(team)：为满足某种仿真的目的，将多个演员的编配集合起来，形成一个可执行程序，称为一个KD-JMASE 的组。

剧情(scenario)：为了不同的仿真目的，对一个组的一次特定配置，包括仿真中的演员实例、端口关联、数据配置、

仿真的初始设定、仿真执行过程中的信息记录及其他信息。

如图2所示，在图中的模型中，飞机和飞机上的导弹作为演员，飞机演员和导弹演员构成一个组，飞机上的飞行控制系统、动力学系统、武器控制系统和导弹上的控制计算机、动力学系统作为组件，而导弹的动力学系统又包含导引头和自主驾驶仪这两个子组件，飞机上的武器控制系统与导弹上的控制计算机之间通过端口进行通信。

图2 KD-JMASE 模型构成示意图

3 KD-JMASE 主要功能

3.1 KD-JMASE 提供的服务

为了方便模型的开发并确保所有的模型运行于一个公共的设定环境，KD-JMASE 提供了一系列的服务，即在一

个组中具有一个实例的可重用的演员，为其它演员提供服务或信息。一种服务就是一组相关的API （应用编程接口）的

集合。 ● 大气服务：为模型使用给定高度和位置的大气数据提供了标准接口。

● 标识服务：是用来唯一标识演员和组件的方法。 ●

日志服务：用于记录仿真运行中模型的各种数据。KD-JMASE 提供三种日志数据格式：二进制、ASCII 码格式和MA TLAB 格式。 ●

消息记录服务：提供文件和图形形式的消息记录服务。在仿真过程中把记录的消息写到相应的输出设备上供事后分析处理。 ● 消息传递服务：在演员/组件之间传递消息，是演员之间交换信息的唯一途径。

● 仿真调度服务：支持多CPU 的、具有多线程能力的、基于事件的调度。

●

六自由度空间服务：为所需要维护的空间信息（如位置、姿态、速度、加速度等）的实体提供了一个公共的空间参考基准和空间服务，以便与所有的模型互操作。 ●

地形服务：为模型开发者提供了基于地心坐标系的标准接口。

3.2 KD-JMASE 提供的综合仿真环境

3.2.1 通用射频仿真环境