《電子技術(shù)應(yīng)用》
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体系设计与仿真数据贯通研究
网络安全与数据治理
卢峰, 张天维, 刘根旺
华北计算机系统工程研究所
摘要: 针对体系仿真工程建设中体系设计与仿真两者数据彼此割裂,不能形成验证闭环的问题,提出体系设计和仿真数据贯通的理论与方法。体系设计与仿真数据的关系,是在基于能力设计的理念指导下,共同支撑从能力需求研究到装备战技指标研究过程。体系设计与仿真数据贯通的作用在于验证体系设计的正确性,并直观展示任务要素之间的信息传递和交互流程。提出两种数据贯通方法及其适用场景,并以陆上战场搜救装备体系设计与仿真为例,具体说明两者数据贯通的设计实现。最后展望数据接口的标准化进程,强调推进工程反馈闭环的意义。
關(guān)鍵詞: 架构设计 仿真 搜救装备 体系
中圖分類號:TP311文獻標志碼:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2026.01.011
中文引用格式:盧峰, 張?zhí)炀S, 劉根旺. 體系設(shè)計與仿真數(shù)據(jù)貫通研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理,2026,45(1):72-76.
英文引用格式:Lu Feng, Zhang Tianwei, Liu Genwang. Research of data connection between framework design and simulation[J].Cyber Security and Data Governance,2026,45(1):72-76.
Research of data connection between framework design and simulation
Lu Feng, Zhang Tianwei, Liu Genwang
National Computer System Engineering Research Institute of China
Abstract: To address the problem that the framework design data isolates from the simulation data in systemofsystems simulation engineering, and cannot form a verification closed loop, this paper proposes theory and methods of the connection between framework design and simulation data. The relationship between framework design and simulation data is guided under the capabilitybased design, jointly supports the process from capability requirement research to equipment combat and technical index research. The data connection effect is to verify the framework design, and intuitively show the data transition and interaction process between task elements. This paper proposes two data connection methods and introduces their applicable scenarios, and takes framework design and simulation of rescuing equipment on land battlefield as example to illustrate how to implement the data connection. At last, the paper foresees the standardization process of data interfaces, and emphasizes the significance of feedback loop in engineering.
Key words : framework design; simulation; rescuing equipment; system-of-systems

引言

國防建設(shè)和重大科研生產(chǎn)建設(shè)任務(wù)需要多系統(tǒng)協(xié)同運作,表現(xiàn)出復(fù)雜性和涌現(xiàn)性等體系特征[1]。體系架構(gòu)建模是體系工程建設(shè)的重要方法。近年來,國內(nèi)外重視體系架構(gòu)建模牽引下的工程建設(shè),為此提出一系列體系設(shè)計方法論和設(shè)計工具。從DODAF(Department of Defense Architecture Framework,美國國防部架構(gòu)框架)到UAF(Unified Architecture Framework,統(tǒng)一架構(gòu)框架),業(yè)界逐步構(gòu)建了一套完整的體系設(shè)計架構(gòu)[2]。體系設(shè)計架構(gòu)包含了從高級概念到能力、業(yè)務(wù)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)等一系列視圖,從而形成了一套完整復(fù)雜的設(shè)計流程。這種復(fù)雜性反映了體系本身的特點,有利于人們從各個側(cè)面充分描述體系的復(fù)雜交互、信息傳遞和能力涌現(xiàn),一段時期內(nèi)吸引了大量的研究和實踐投入,促進了體系設(shè)計思想的落地。同時,體系設(shè)計元模型的引入,使得視圖數(shù)據(jù)化,使其可以以XML或其他格式導(dǎo)出。體系設(shè)計本身產(chǎn)生的視圖顆粒度通常停留在系統(tǒng)級,強調(diào)系統(tǒng)之間的聯(lián)系,系統(tǒng)內(nèi)部功能和運行實際成效并不是體系設(shè)計關(guān)心的重點,而是由后續(xù)的系統(tǒng)研發(fā)試驗或者系統(tǒng)仿真來實現(xiàn)。從這個角度來看,體系設(shè)計本身還不能產(chǎn)生生產(chǎn)力,必須將體系設(shè)計與系統(tǒng)仿真等結(jié)合起來,才能體現(xiàn)體系設(shè)計的功效。作為工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié),利用計算機仿真技術(shù)開展復(fù)雜系統(tǒng)和體系仿真的研究越來越受到重視。通過對真實環(huán)境中的過程、實體、環(huán)境因素的計算機模擬,仿真技術(shù)可以快速驗證系統(tǒng)在應(yīng)用場景下的效能。長期以來,人在回路仿真需要操作人員通過人機交互建立想定,并在作戰(zhàn)單元或裝備靜態(tài)性能參數(shù)的基礎(chǔ)上,建立復(fù)雜的行為模型。想定和模型建立之后可以以內(nèi)部數(shù)據(jù)形式存儲下來,便于重復(fù)利用。仿真想定建立在地理信息系統(tǒng)和作戰(zhàn)單元標繪基礎(chǔ)上,形態(tài)直觀,但相比體系設(shè)計視圖,在對作戰(zhàn)流程、系統(tǒng)間信息流等的描述方面不全面不規(guī)范。人機交互輸入方式取決于仿真系統(tǒng)具體實現(xiàn),缺乏抽象。因此,對于復(fù)雜的體系仿真,應(yīng)當以體系設(shè)計為牽引,將體系設(shè)計結(jié)果輸入給仿真系統(tǒng),將仿真評估結(jié)果反饋到體系設(shè)計,形成完整閉環(huán)。2007年,國際系統(tǒng)工程協(xié)會提出基于模型的系統(tǒng)工程(ModelBased Systems Engineering, MBSE)概念,將系統(tǒng)工程從原有的以文檔為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅P蜑橹行?,對于?fù)雜交互下的系統(tǒng)設(shè)計是一個飛躍。體系設(shè)計與仿真是其中的重要組成[3]。在工程級仿真領(lǐng)域,IBM的Harmony(集成的系統(tǒng)/嵌入式軟件開發(fā)流程)系統(tǒng)工程方法得到了廣泛應(yīng)用,它依托SysML模型定義,使用Rhapsody設(shè)計工具,可以與STK仿真對接。這套系統(tǒng)工程方法對于體系設(shè)計與系統(tǒng)仿真的接口有比較清晰的定義。Harmony系統(tǒng)工程方法對于體系設(shè)計和仿真系統(tǒng)的貫通有重要的參考作用,但也存在明顯區(qū)別:Rhapsody設(shè)計工具與STK仿真工具都出自IBM,可以保持互聯(lián)互通的設(shè)計一致性;而軍事仿真系統(tǒng)是獨立建設(shè)的,長期以來也不考慮和體系設(shè)計的聯(lián)通,仿真參數(shù)大多是依靠自身系統(tǒng)輸入,和體系設(shè)計系統(tǒng)的聯(lián)通意味著傳統(tǒng)軍事仿真系統(tǒng)設(shè)計思路的轉(zhuǎn)變。


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作者信息:

盧峰, 張?zhí)炀S, 劉根旺

(華北計算機系統(tǒng)工程研究所,北京100083)

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