1、基于 HLA 的分布式传感器管理系统仿真仿真技术基于 HLA 的分布式传感器管理系统仿真SimulationofSensorManagementSystemBasedonHLA(空军装备研究院) 李薇林干胡庆云LIWeiLINGanHUQingyun摘要:研究了我国传感器管理的现状,阐述了 HL仿真技术的发展 ,建立了基于HLA 的分布式传感器管理系统的体系结构,并设计了系统的联邦成员类型,说明了它们的属性和特点,对该系统进行了仿真设计,实现了传感器管理的智能化,自动化,为研究复杂系统的仿真设计提供了一种方法.关键词:系统仿真;分布式传感器管理;高层体系结构中图分类号:TP391.9 文献标识
2、码:AAbstract:ThispaperstudiedthepresentsituationsaboutsensormanagementinChina,expatiatedthedevelopmentaboutHLA,setupthearchitectureofdistributedsensormanagementsystem,describedtheattributesandcharactersofthemainsimulationobjectmodel,Thewholeexecutiondiagramofsimulationsystemisgivenatlasttorealizethei
3、ntelligenceandautomatization.Thepaperprovidedthebaseforfartherstudyinsystemsimulation.Keywords:systemsimulation;distdbudsensormanageme;HLA引言多传感器系统能从不同的角度和视野全方位地探测战场信息,并进行综合处理,通过信息融合,对数据进行多级别,多方面,多层次的处理,从而产生有意义的信息,扩展了传感器的探测空间和时间,减少了数据的不确定性,为作战指挥提供的可靠依据.而多传感器系统存在着设计时间长,性能评估难,系统改进复杂等缺点,通过计算机仿真技术.虚拟和预演实
4、时信息驱动的信息化战场作战行动,可以在较短时间内使用较少经费设计,评估系统性能,建立高效的传感器系统.虚拟和预演多传感器实时信息驱动的信息化战场作战行动.传统的系统集成仿真技术是以计算机网络为支撑,将分散于不同地域相对独立的各种仿真器互联起来.构成一个大规模,多参与者协同作用的综合虚拟环境,以实现含人平台,非含人平台间的交互以及平台与环境间的交互.应用这种标准构成的仿真系统能够用于平台级实时连续系统的描述,但不能解决不同类型模拟实体之间的互操作和重用.分布式多传感器管理系统是多传感器多目标信息融合系统.其特点是具有地理上的分布性,动作上的实时性以及结构和功能上的复杂性.高层体系结构(HighL
5、evelArchitecture,SEA)的出现为复杂多传感器系统的仿真实现提供了有力的解决方案和技术支持,基于 HLA 的仿真已成为解决大型分布式系统仿真问题的一种有效手段,并拥有良好的军事应用前景,因此本文提出了对基于 HLA 的分布式传感器管理系统的仿真研究.1 基于 HLA 的分布式传感器系统结构1.1HLA 的应用多传感器系统是复杂的大系统,单机仿真已不能达到系统李薇:硕士助工性能的要求,必须依靠多个仿真系统进行联合协调仿真.现代分布式多传感器仿真系统应包括系统各单元的组织安排,单元的对内对外接口,单元间的连接方式,数据与信息的组织方式等,其体系结构的设计应包括个子系统设计,数据的存
6、储方式,数据及信息流的特点,时间管理等.在分布式多传感器系统的仿真中,由于各传感器之间需要进行大量的数据交换,为了提高仿真系统的运行效率,需要采用新的系统体系结构来实现系统仿真.HLA 正是非常适合这一应用背景.特别是需要进行大量的数据交换的仿真系统更适合采用这一标准的体系结构.HLA 由美国国防部于 1995 年提出,其特点是通过提供通用的独立的运行支撑环境(RunTimeInfrastructure,RTI), 将应用层同底层支撑环境相分离,即将仿真功能实现,仿真运行管理和底层通信三者分开.在 HLA 框架中,各联邦成员问不能直接通信,必须借助提供的接口服务进行通信.HLA 由 HLA 规
7、则,HLA接口规范,HLA 对象模型模板组成.RTI 是实现 HLA 的核心,RTI 包括联邦管理,声明管理,对象管理,所有权管理 ,时间管理,数据分布管理等功能.1.2 仿真系统结构分布式多传感器管理系统的体系结构如图 1 所示,战略级作为整个系统的中心,管理着多个战区级多传感器管理系统,战区级之下是多个战术级的多传感器管理系统.系统每个管理周期的主要活动如下:1 系统级任务的产生.指挥员根据当前战场态势产生当前的指挥信息需求.操纵人员将信息需求转化为传感器系统可以理解的系统级任务.2 系统动态配置.该阶段的工作是根据第一阶段生成的任务完成传感器的动态配置.配置过程分为系统级任务的评估,即系
8、统根据当前的战场态势,评估该任务优先级,同时,产生该任务需要达到的探测性能指标和任务传感器的分配,即产生传圄自控局订阅号:8236o/#-241仿真技术中文核心期刊微计算机信息(测控自动化)2008 年第 24 卷第 7-1 期感器级任务,同时还产生传感器级任务优先级与探测性能指标.3 任务实施.各传感器根据分配的传感器级任务,调用各种调度算法,完成任务.将探测到的目标信息送往融合中心加以融合,同时产生当前的战场态势评估可以看出,多传感器管理与传统的传感器管理的最大不同就在于它增加了两项功能.战术级I 境/多倍感器管理系统级任务l 评估系统级任务清单任务:优先缴+探测件能指标任务一忙感器分配再
9、雨藕丽1任务:优先纽+探测性能指标 L 一图 1 分布式多传感器管理系统的体系结构2 系统实现2.1 联邦成员的设计联邦成员的设计确定了各联邦成员之间的数据流和控制流,直接体现 HLA 标准的目的,即仿真对象间的互操作和仿真资源的可重用,这也是运用 HLA 技术实现仿真应用系统的关键.各联邦成员可以通过发布和预定所确定好的对象类和交互类来获得该联邦所需要的数据信息,同时将信息发送给其他联邦成员.设计七个联邦成员(见图 2),功能如下I璺控 j 厂_百迹仿 l;仿管理联邦成员 l真联邦成员 1 联邦成员_T 一HLA/l 己 TI图 2 分布式传感器系统的联邦成员1 总控联邦成员.负责为雷达操纵
10、员提供一个读,写数据的人一机交互界面,负责联邦的启动,初始化和销毁;负责响应用户不同级别的训练科目,选择相应性能的雷达和相应的目标航迹,探测环境想定.2 目标航迹仿真联邦成员.即目标航迹想定仿真应用,主要负责模拟各类飞行器的飞行航迹.它有两种运行模式.3 仿真管理联邦成员.仿真的综合管理,协调仿真对象,负责仿真的开始,运行,暂停,继续,回溯,重演等,并记录仿真运行中所有交互的数据及信息.4 探测环境仿真联邦成员.即环境想定仿真应用,主要负责模拟雷达的探测环境,包括雷达探测区域内的地物环境和探测空间里的电磁环境.它的主要作用是提高系统仿真的逼真度.5 雷达探测计算联邦成员.它是整个联邦的核心,通
11、过训练想定提供的雷达技术,战术参数,目标航迹数据及雷达探测环境数据完成计算雷达探测目标的方位,距离,计算探测目标的雷达截面积,计算比较,判别目标是否在雷达探测范围内,并将探测区内的目标数据实时地发布给雷达显示联邦成员等任务.6 雷达显示联邦成员.主要负责完成雷达对空中各类目标搜索,发现过程的图形化显示,模拟雷达对空中种类目标搜索,发现和跟踪的过程7 空情录取联邦成员.主要负责模拟实际雷达战斗操作中的情报录取,为雷达操纵员提供一个读,写数据的人一机交互界面,同时还负责对操纵员进行训练成绩评判.2.2 系统仿真分布式传感器管理系统的仿真以某一雷达旅为特例,由多级系统共同完成.工作流程如图 3 所示
12、.J 一一工,L,孽_厘垣?茎,主竺 ,廑三睾 ,蟊 L一L模拟传感器情报 jj一一型堕塑 flL 一I一上_一土一 JL啊啊【 Il 嘲 i 啊 lIIllJIIJIjlJIIIJ 鼍 I指挥席情报席情报席通信服务器图 3 仿真系统:作流程图旅一级传感器制作战术推演数据文件,下发到下级系统;其它传感器综合处理下级系统的战术推演数据生成并上报的模拟传感器情报.下级系统根据收到的战术推演数据,经过与其它传感器协商,指挥模拟雷达开机,生成模拟传感器情报,然后上报到旅一级系统.在每个管理周期,系统首先由各个传感器做出对不同任务的优先级评价,进而由融合中心对评价结果加以综合,得到任务的综合优先级,再经
13、各传感器协商,得到任务的保障结果.系统开发用 vc+编程实现,仿真平台如图 4 所示.图 4 仿真平台转第 2.60 页)一24236017.,年邮局订阅号:82946.一器幸一模式识别中文核心期刊微计算机信息(测控自动化 )2008 年第 24 卷第 7.1期表 2 样本识别结果输入期望值输出结果误差2l923003943.9230.0l9只 32.79l0070548620028l0.99l0.009表 2 显示的是 5 个批次空袭目标综合识别的单个识别的误差,其整体识别误差为:0.0849.5 结束语目标识别的方法很多,有大量的文献都使用神经网络对目标识别,然而很多神经网络由于网络结构本
14、身或者算法的限制,在目标识别的过程中数值计算复杂,学习效率较低.当使用GMDH 网络进行目标识别,不需要预先知道哪些输入变量是有用的,哪些是噪声数据.符合信息日益复杂化的现代防空作战中的空袭目标识别的基本要求.本文作者创新点:将成组数据处理的神经网络算法和空袭目标综合识别原则相结合,就是用于目标综合识别的成组数据处理神经网络识别方法.实验表明该方法切实可行,有一定的实用价值.参考文献11 吴振纲,陈虎.基于震动信号的神经网络目标识lJJl 微计算机信息,2006.8,1:2123.f2】贺昌政 ,吕建平.自组织数据挖掘理论与经济系统的复杂性研究J】 系统工程理论与实践,2001,21(12):
15、1 5.【3】刘光中等.基于自组织理论的 GMDH 神经网络算法及应用J】.数学的实践与认识.2001.3l(4):4644】HemaR.Madala,AlexyG.Ivakhnenko.InductiveLearningAlgo-rithmsforComplexSystemsModeling【M】,BocaRaton,AnnArbor:.CRCPressInc,1994.5】贺昌政 .自组织数据挖掘与经济预测【M】,北京:科学出版社,20o5.61 吴耿锋等.具有混沌特性的 GMDH 网络在降雨预测中的应用Jl 型微型计算机系统,2000,21(2):135.作者简介:马飞(1979.4 一
16、)男( 汉族),河南郑州人,空军工程大学在读研究生,硕士,主要从事数据挖掘与智能信息处理方法研究;华继学(1966.4 一), 男(汉族),湖北黄冈人,空军工程大学副教授,博士生,主要从事数据挖掘与智能计算.Biography:MaFei(1979.4 一),male(HanNationality),HenanProvince,graduatestudentofAirForceEngineeringUniversity,Master,ResearchArea:DataMining.(713 咖陕西三原空军工程大学导弹学院)马飞华继学白冬婴(TheMInstituteofAirForceEngi
17、neeringUniversity,Sanyuan,Shannxi,713800)MaFeiHimJixueBaiDongying通讯方式:(713800 陕西三原 25#研究生 1 队)马飞(收稿日期:2008.04.20)( 修稿日期 :2008.06.05)(上接第 242 页)3 结论本文的创新点是将 HLA 仿真技术运用于分布式多传感器系统的开发,提出了基于 HLA 的分布式多传感器管理系统的体系结构及开发方法,对联邦成员进行了设计,并对系统进行仿真.为分析,验证多传感器数据融合的性能提供了良好的通用平台,为设计 C4ISR 等复杂系统的仿真提供了依据.参考文献:【11 周金陵,孙艳
18、.基于多 Agent 技术的分布式测控系统研究.微计算机信息,2003.19,9:1516.【2】林月芳,吉海彦.基于多传感器信息融合技术的防盗报警系统J1 微计算机信息,2003.19,10:5859.【3】李文.多传感器分布式仿真系统设计与实现技术研究【D 】.长沙:国防科学技术大学,2003,12.【4】杨秀珍,等.多传感器系统量化管理研究【J1.系统工程与电子技术,2001,23(10):6972.【5】杨秀珍,等.多传感器管理系统研究现状与发展趋势【J1.传感器技术,2004.23(1):58.作者简介:李薇(1981-),女族 ),江苏无锡人,硕士,助工,主要研究方向:智能信息系统
19、与智能决策综合保障工程.林干 (1965-),男(汉族),湖南邵阳人,硕士,高工,主研方向:可靠性工程;胡庆(1975-),男(叉族)辽宁朝阳人顾士工程师,主研方向:可靠性工程.Biography:LIWei(1981-),female(nan),WuxiProvince,master,major:SystemEngineeringandintelligentinformationsystem.(100085 北京空军装备研究院地面防空装备研究所五室)李薇林干胡庆云(TheLand-basedairdefenseInstituteofEAAF,Beijing,100085)LiWeiLinGa
20、nHuQngyun通讯方式:(100036 北京市海淀区莲花小区 1-2-1704)李薇(收稿日期:2008.04.20)( 修稿日期 :2008.06.o5)踏破铁鞋无觅处得来全不费功夫20 余 75 嵌入式系统的研发人员,盼望已久的嵌入式系统应用精选 200 例一书,已经面世了,他含盖了数码相机,洗衣机,电话交换机,精密仪器,智能仪表,机器人应用,三表自动抄,变频器应用,电梯应用,数控机床应用,电力机车应用,变电站综合自动化应用,造纸应用,水泥生产应用,啤酒生产应用,各种自动化生产过程监控应用和 12C 总线应用,网络应用,多媒体应用,通信设备应用.同时,本书还含盖了嵌入式实时操作系统应用
21、,嵌入式系统的优化设计,嵌入式系统抗干扰设计,嵌入式系统的接口设计,嵌入式系统的 intornot 互连技术,嵌入式系统的仿真技术,纠错技术,逻辑分析技术等等.本书是技术设计,技术主管,设备采购人员的案头书.200 篇应用文章总有一篇适合您.本书已出版.定价 110 元含邮费),预购者请将书款及邮寄费通过邮局汇款至:地址:北京海淀区皂君庙 14 号院鑫雅苑 6 号楼 601 室微计 littrt 信息邮编:100081电话:01062132436010.62192616(T/F)http:/E-mail:editorautocontro1.Gcontrol-一260360.,L/年邮局订阅号:82-946
