计算机世界网-先进分布仿真技术：目标明确前景诱人

先进分布仿真技术：目标明确前景诱人

邱晓刚

01-5-17 上午 11:30:14

美国科幻片《Matrix》中展现的虚拟世界超出了许多人的想像，然而，许多技术的发展正在将幻想一点一点变成现实。国防军事领域的先进分布仿真技术（ADS：Advanced Distributive Simulation）或许是这些技术中突出的一项。ADS短短十余年经历了SIMNET、DIS/ALSP等阶段，目前是指以高层体系结构(HLA)为核心的一系列技术，主要用于“快、好、省”地构建军事领域的虚拟世界，使得人们可以在其中进行虚拟的作战演练，从而训练作战人员、评估战法、论证武器性能、作战效能等。

一、快速发展的历史

1978年，美国一空军基地的空军上尉J.A.Thorpe发表了一篇文章《Futrue Views: Aircrew Training1980-2000》，提出了联网仿真的思想，首次系统地阐述了联网仿真技术的功能要求，希望实现受训人员在分布虚拟战场环境中分辨不出训练系统和真实系统。虽然当时联网仿真所需的技术还未成熟，但美国国防部接受了此思想。1981年，Thorpe被调到美国国防部高级研究计划局（DARPA：现在的ARPA）。

1983年，DARPA制定了一项称为SIMNET（SIMulation NETworking）的计划，希望将各军兵种单兵使用的仿真器连接到网络上，形成一个共享的仿真环境，进行各种复杂任务的综合训练。到1989年，DARPA建成了分布于美国和德国的11个基地，包括260个M1A1坦克和布雷德利战车等的仿真器、指挥控制中心和数据处理设备的综合仿真网络。SIMNET是同构型的广域网系统，它第一次实现了作战单元之间的直接对抗，并能在其所提供的虚拟作战环境中进行营以下规模的联合兵种协同训练和战术对抗研究。SIMNET形成了新的分布仿真概念：将多种仿真应用集中到同一个时空环境中。其基本技术原则被ADS以后的发展所继承。

在SIMNET的基础上，美国军方与工业界进一步发展了异构型网络互联的分布式交互仿真技术——DIS，其目的是将不同时期的仿真技术、不同厂家的仿真产品和不同用途的仿真平台集成在一起，可以互相交互。DIS是SIMNET技术的标准化和扩展，它由一系列的应用协议与通信服务标准、推荐的演练策略和相关文档来确保互操作能力。DIS标准和协议的核心是建立了一个通用的数据交换环境，通过协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）的使用，支持异地分布的真实、虚拟和构造的平台级仿真之间的互操作。

DIS技术推出后很快应用于美军各兵种的仿真系统研究和开发，如美国海军的“作战部队战术训练系统（Battle Force Tactical Training System，BFTT）”、空军的“联合建模与仿真系统（Joint Modeling and Simulation System，JMASS）”以及STRICOM的“多兵种战术训练系统（The Combined Armys Tactical Trainer，CATT）”等。

在DIS发展的同时，DARPA发起了一个聚合级分布式作战仿真的实验，随后委托Mitre公司对实验进行分析研究。Mitre公司对照SIMNET对实验进行了技术分析，提出了聚合级仿真协议（Aggregate Level Simulation Protocol，ALSP）。ALSP的目标是使现有的多个聚合级作战仿真应用可以通过局域网或广域网相互交互。在概念上，每个仿真控制其自身对象，并且共享有关其自身与其他仿真的信息。1992年，ALSP应用于美军的“中心堡垒92”、“回师德国92”和“聚焦镜头92”3次主要军事演习。

ALSP吸取了SIMNET技术中的一些原则，如没有中心节点、地理分布、自主属性和基于消息的协议等，同时发展了系列聚合级仿真所需的技术：时间管理、数据管理和体系结构等。

SIMNET、DIS、ALSP都是同类功能仿真应用（武器平台、模拟仿真器、计算机生成兵力CGF、聚合级仿真模型）互联，只有有限的互操作性，不能满足越来越复杂的作战仿真需求。为此，美国国防部1995年发布的建模与仿真主计划，决定在国防部范围内建立一个通用的仿真技术框架来保证国防部范围内的各种仿真应用之间的互操作性。技术框架的核心是高层体系结构（HLA）。HLA在1996年8月完成基础定义，随后为北约各国采纳，并于2000年9月被IEEE接受为标准。美国国防部规定2001年后所有国防部门的仿真必须与HLA相容。