CN1414474A - 演练程序管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机虚拟现实技术领域，具体地说是一种应用于计算机虚拟现实环境的演练程序管理方法。本发明演练包括配置演练各方、演练环境和仿真资源，设置任务，并初始化仿真对象，实时收集与记录演练各方的数据，监控演练态势和网络资源，实时显示演练态势等步骤。全面实现了演练前、演练中和演练后的仿真管理，基于数据库的信息管理，并有效地解决了实时存储的问题，可以与交互式仿真程序开发有机结合，面向对象和模块化的设计思想，可伸缩性好。适合于各种不同的战场演练环境。

Description

演练程序管理方法

技术领域

本发明属于计算机虚拟现实技术领域，具体地说是一种应用于计算机虚拟现实环境的演练程序管理方法。

背景技术

DIS(Distributed Interactive Simulation，分布式交互仿真)通过PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)的交换，把分布在不同地域的实体和人员联接到一个公共的无缝虚拟战场环境中进行对抗仿真，从而为武器***的使用人员和指挥人员提供廉价的军训器材。要进行大规模的演练，需要强有力的管理机制，因此在参加演练对抗的双方以外，还需要专门的管理方，负责整个***的演练前准备、演练初始化、运行阶段的管理与控制，以及事后的分析与重演。

发明内容

本发明的目的是提供一种演练程序管理方法，使得操作人员在分布式虚拟环境***中进行各种复杂任务的训练、演练。

根据上述目的，本发明采用的技术方案是：演练程序管理方法包括配置演练各方、演练环境和仿真资源，设置任务，并初始化仿真对象，启动仿真，和实时收集与记录演练各方的数据，监控演练态势和网络资源，实时显示演练态势的步骤。

本发明还包括演练过程回放的步骤；演练过程仿真分析的步骤；演练效果评估的步骤；实时干预演练进程的步骤；所说的配置还包括确定仿真想定和各方演练项目的步骤；设置任务进一步包括选择仿真想定，确定演练地域，加载演练地域的二维地图，规划并配置各方兵力，配置演练各方的各仿真实体的仿真资源，为各仿真对象生成任务的步骤；任务规划进一步包括选择仿真想定，确定演练地域，加载演练地域的二维地图，规划并配置双方兵力，配置演练各方的各仿真实体的仿真资源，为各仿真对象生成任务等；仿真资源是IP地址、端口号、地形或各种专用数据库；监控演练态势用标准军标或象形军标显示；监控演练网络是对网络资源占用情况进行的实时监控，包括报文总数、组播报文数、广播报文数、网络利用率或错误报文数等，以直方图形式显示各仿真节点发送协议数据单元的比率。

本发明的作用体现在演练前阶段、演练进行阶段和演练后阶段的管理上，涉及仿真管理的事后分析和评价。在演练结束以后，统计参演双方的交战结果，分析成功和失败的原因，提出策略建议，并为下一次演练做好准备。演练管理器所具有的回放功能，能够为统计和分析提供极大的帮助。本发明的有益效果是：1、全面实现了演练前、演练中和演练后的仿真管理；2.基于数据库的信息管理，并有效地解决了实时存储的问题；3.可以与交互式仿真程序开发有机结合；4.面向对象和模块化的设计思想；5.可伸缩性好，适合于不同的战场演练环境。

附图说明

图1为分布式战场环境网络示意图；

图2为演练程序管理方法的流程图；

图3演练前准备过程示意图；

表1为分布式交互仿真协议用于演练管理的PDU。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参阅图1，在分布式虚拟战术演练中，本发明作为交战红、蓝双方上层的管理方，负责整个虚拟战场演练前的准备、演练中的实时监控与演练后的分析等，是分布式虚拟环境网络的主要组成部分之一。

参阅图2，根据分布式虚拟战场环境中进行仿真演练的特点，可以把整个演练周期分为三个阶段，即演练前阶段、演练进行阶段即演练中和演练后阶段，仿真管理软件在演练前被激活，并一直持续至整个演练周期。

在演练开始前阶段，需要确定仿真想定和双方演练的项目，根据想定进行任务规划，配置双方兵力、作战环境和仿真资源，设置双方的任务，进行演练的各项准备工作，并进行演练前的初始化。任务规划包括：选择仿真想定；确定演练地域，加载演练地域的二维地图；规划并配置双方兵力；配置双方各仿真实体的仿真资源，如IP地址、端口号、地形或各种专用数据库；为各仿真对象生成任务等。

演练前的初始化包括以下几项工作：1、分发各仿真对象的演练任务；2、根据分配的仿真资源创建并初始化各仿真对象；3、启动仿真。

在演练进行阶段仿真管理软件主要进行双方演练中仿真数据的实时收集与记录，演练进程的实时监控，演练态势的实时显示等任务，必要时可以实时干预演练进程。这一阶段涉及到与仿真对象较多的交互。具体的工作有：1、实时数据记录，即记录各仿真对象的状态和重要的事件，为演练后的事后分析作准备；2、实时网络监控，目的是监控网络的资源占用情况，协调各仿真节点对网络资源的需求与占用，保证演练顺利进行；3、实时演练态势显示，在观察器上显示演练态势；4、实时演练进程监控，这一部份是演练的观察或指挥人员在演练态势显示支持下监控演练进程，必要时还可以实时地干预演练，如中止或重起演练等。

演练后阶段即演练结束后，仿真管理软件可以进行演练过程的回放、仿真分析和效果评估等工作。

在演练过程中，有大量的演练信息需要记录，其中包括：战场环境参数、红蓝双方的***、命令指挥参数、网路流量统计值、交战态势变化、其它需要观测的参数。以往的***一般多用文件来保存这些参数，其优点是简单，但缺点是管理复杂，如果用户需要离线观察数据，则还需要专门编写一套应用编辑接口和用户界面用于呈现这些数据。而且，文件格式不通用，妨碍了***的可扩充性。

基于上述考虑，本发明采用数据库解决方案。在Windows平台上，用微软Access数据库来保存所有的演练信息，给用户以一个非常明晰的管理界面。由于分布式虚拟战场环境对实时性的要求很高，因此，必须解决数据库的实时存取问题。本发明采取的措施有：1、对各种演练信息进行分类，分为非实时数据和实时数据两类，对实时数据进行专门的处理；2、建立数据库存储缓冲池，在演练进行过程中，先把实时数据保存在缓冲池中，等CPU空闲时再转入数据库中。

为支持演练管理器对演练的管理和控制，分布式交互仿真标准定义了十二个用于仿真管理的PDU(协议数据单元)，包括演练前的实体创建、实体配置、实体初始化协议数据单元，演练中实体或演练的启动、停止、暂停、重新开始协议数据单元等，如表1所示。

以上12个演练管理协议数据单元基本上可以保证演练管理功能的实现，但在实际应用中，有些过程过于繁琐，在网络性能不稳定的情况下会引起数据丢包情况，影响演练顺利进行。例如，在仿真启动时，标准过程发送创建实体协议数据单元、应答协议数据单元、数据协议数据单元等，在网络上需要三次握手。根据DVENET(分布式虚拟环境网络)的特点，本发明对演练前的仿真启动机制稍做了修改，将演练前的实体配置与初始化简化为任务的分发，改三次握手为两次。这种方式要求实体在演练前即已处于仿真准备状态。这一过程如图3所示。

DVE_Link(分布式虚拟环境引擎)是一个用于分布式交互仿真应用程序开发的工具软件包。该软件包完全遵循DIS IEEE Std 1278标准，提供通讯管理、实体管理包括本地实体和远程实体和常用仿真工具，如时间、坐标转换等。

本发明遵循层次化的原则，底层通信由DVE_Link完成，而本发明完成复杂的数据记录、命令控制和仿真管理的验证、确认和鉴定。这样做，一方面简化了本发明的设计，使整个***更易于管理；另一方面也为***的可扩充性打下了基础，本发明的运行，可以基于TCP(传输控制协议)，也可以基于UDP(用户数据报协议)，可以基于DVE_LINK，也可以基于VR_LINK。

参阅图2，根据功能需求和DVENET的特点，一个功能初步完备的演练管理程序包括六个主要部分：1、仿真启动。在演练前选择作战想定，确定演练地域，加载演练地域的二维地图，根据想定配置双方各仿真实体的仿真资源，分发双方各仿真实体的作战任务，创建并初始化各仿真实体，并启动演练实时态势监控模块。本发明在二维地图上实时显示演练的态势，可以选择显示总体态势或单方态势，在显示过程中我们开发了二套军标标注***，即标准军标和象形军标，依据实体的状态信息进行态势的实时更新。2、实时网络监控。本发明在实体级解析度上对网络的资源占用情况进行实时监控，具体的监视项目包括报文总数、组播报文数、广播报文数、网络利用率、错误报文数等我们以直方图形式显示各仿真节点发送协议数据单元的比率，通过人工命令对各仿真节点对网络资源的占用进行协调。3、实时数据记录。本发明实时记录各仿真实体发送的协议数据单元协议数据单元，包括实体状态协议数据单元和各种事件协议数据单元，为演练后的分析及回放做准备。为便于管理，我们采用微软MicroSoft Access数据库将记录的数据依据协议数据单元类型的不同分别生成不同的表存放，单独记录各协议数据单元到达的时间戳，以保证事后分析与回放的一致性。采用商用数据库进行开发的好处是可以利用ODBC(开放式数据库互连)的强大功能，提高开发效率，而且不再需要自行编写数据存放文件。4、协议数据单元统计分析。对网上传送的协议数据单元进行分析，具体的分析项目包括协议数据单元类型分析、红、蓝方协议数据单元统计等。5、数据回放。演练结束后，可以将根据记录的协议数据单元将过去的演练进行完整的回放，供双方参加演练人员进行事后评估工作。我们提供了三种回放功能，即正常播放、快进播放和慢速播放，以适应不同用户的要求。由于本发明将各类协议数据单元分开存放，因此，这个过程涉及到较多的排序操作。本发明是在演练管理中对演练过程进行演练前配置、演练中的察看与管理以及演练后的事后分析和回放的工具。整个操作界面分为四个部分：上方是菜单和工具栏；左方为功能选择区，可以在协议数据单元统计分析、网络性能分析、演练态势图中进行选择；右方为显示区，根据选择的功能进行相应的显示；下方为协议数据单元记录，用于记录在演练过程中收到的协议数据单元。

由于是在视窗Windows平台上设计演练管理器，因此本发明充分利用了Windows的特性，在界面设计中主要运用了以下一些技术：可停泊式工具条、ACTIVEX(网络化多媒体对象技术)控件、图像动画技术、多线程显示技术。

PDU名称	含义
		创建实体PDU	从演练程序管理程序(SM)发向仿真节点，用于创建一个新实体
删除实体PDU	从SM发向仿真节点，用于从仿真中撤离一个实体
		开始/恢复PDU	从SM发向仿真节点，启动一个演练或将一个暂停的演练重新开始
停止/暂停PDU	从SM发向仿真节点，停止一个演练或将一个正在进行的演练暂停
		应答PDU	从仿真节点发向SM，对SM发出的创建实体、删除实体、开始/恢复、停止/暂停等PDU进行应答
动作请求PDU	从SM发向仿真节点，向一个实体发出执行指定动作的请求
		动作响应PDU	从仿真节点发向SM，实体发出该PDU响应动作请求
数据查询PDU	从SM发向仿真节点，用于SM向实体查询信息
		设置数据PDU	从SM发向仿真节点，用于SM设置实体信息
数据PDU	响应数据查询或设置数据PDU，它包含了需要传输的数据信息
		事件报告PDU	从仿真节点发向SM，用于被管理的实体向SM报告有效事件的发生
注释PDU	从SM发向仿真节点，用于SM向实体发送任意消息

                        表1

Claims (10)

1、演练程序管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)配置演练各方、演练环境和仿真资源，设置任务，并初始化仿真对象，启动仿真；

(2)实时收集与记录演练各方的数据，监控演练态势和网络资源，实时显示演练态势。

2、根据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于还包括演练过程回放的步骤。

3、根据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于还包括演练过程仿真分析的步骤。

4、据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于还包括演练效果评估的步骤。

5、根据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于：步骤(1)还包括确定仿真想定和各方演练项目的步骤，步骤(2)还包括实时干预演练进程的步骤。

6、根据权利要求5所说的演练程序管理方法，其特征在于所述设置任务步骤进一步包括：

(1)选择仿真想定；

(2)确定演练地域，加载演练地域的二维地图；

(3)规划并配置各方兵力；

(4)配置演练各方的各仿真实体的仿真资源；

(5)为各仿真对象生成任务。

7、根据权利要求5所说的演练程序管理方法，其特征在于所说的仿真资源是IP地址、端口号、地形、各种专用数据库之一。

8、根据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于所说的监控演练态势用标准军标或象形军标显示。

9、根据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于所说的监控演练网络是对网络资源占用情况进行的实时监控，包括报文总数、组播报文数、广播报文数、网络利用率、错误报文数等，以直方图形式显示各仿真节点发送协议数据单元的比率。

10、根据权利要求1所说的演练程序管理方法，其特征在于所说的实时收集与记录演练各方的数据包括实体状态协议数据单元和各种事件协议数据单元。

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