AFSim仿真系统-架构概览

引言

 本文档从最终用户的角度描述了AFSIM架构，旨在帮助最终用户深入了解AFSIM的操作概念。

核心架构

 AFSIM基于面向对象的C++架构，提供了一种可扩展和模块化的架构，使得许多附加功能能够轻松集成。AFSIM允许新的组件模型（如传感器、通信、移动器等）以及全新的组件类型被插入并在框架中使用。扩展和插件是框架扩展以集成新平台组件模型、新扩展平台功能以及新扩展仿真服务的主要机制。插件功能是一种扩展形式，允许用户在不重新编译AFSIM核心代码的情况下添加新功能。使用插件可以更容易地分发扩展功能，并提供为特定分析选择使用哪些扩展功能的能力。以下图表展示了AFSIM提供的主要框架组件和服务，这些组件和服务可以进行扩展。

核心应用程序

   基于AFSIM的可执行文件通常由单个AFSIM“应用程序”组成，该程序利用AFSIM的服务。这个应用程序维护着脚本类型、扩展和插件管理器以及应用程序配置数据。该应用程序由一个或多个场景组成，这些场景拥有类型工厂和列表、用户输入以及脚本。场景由一个或多个模拟组成，具体取决于应用程序。模拟包含了类型实例、接口（如DIS、XIO、观察者、地形）以及运行时数据，包括事件管理和线程处理。

核心服务

AFSIM提供了处理和支持仿真执行、其他常规计算和基础功能的能力。

** 场景** - 提供场景输入处理、类型列表和脚本。

** 仿真** - 提供基于时间的事件处理和维护平台列表。

** 线程管理** - 提供线程和多线程管理能力。

** 扩展和插件** - 提供一种通用的方法来添加新的服务和组件。

** 脚本** - 提供实现和扩展AFSIM脚本语言的基础设施。

** 观察者** - 提供一种通用的发布-订阅服务，用于从仿真中提取数据。

** 任务分配** - 允许跨平台的任务分配和行为建模。

** 跟踪** - 允许根据传感器测量进行航迹形成、航迹相关和融合。

** 地理空间** - 提供地形和视线数据。

** 分布式仿真接口** - 仿真接口应用接口标准以实现仿真的互操作性（IEEE 1278 & 1516）。

** 实用工具** - 提供地球模型、坐标系、数学例程、人工智能构造等。

场景

    场景输入加载器提供了从输入文件加载仿真的机制。场景类型列表和脚本为AFSIM组件和脚本的用户输入提供了内部表示。尽管不太常见，但一个应用程序中可能包含多个场景。

仿真

    每个仿真都维护一个平台列表。仿真从*场景*中的场景类型列表中实例化。仿真使用时间管理来以实时或比实时更快（即构造性，尽可能快）的模式推进仿真的状态。仿真拥有一个事件管理器，负责按时间顺序处理事件。尽管AFSIM是基于事件的，但事件被抽象化，以便分析人员无需担心它们。每个场景中可能包含多个仿真。

线程管理

   模拟线程管理使得模拟执行更加迅速且流畅，特别是在虚拟实时环境中。通过线程化，可以利用独立的执行线程并行处理一些任务，例如传感器和移动器更新、模拟界面以及地理空间检查。

扩展与插件

** 扩展**

 应用、场景和模拟都可以进行“扩展”。应用扩展代表可以添加到应用中的可选功能。场景扩展用于注册新的组件类型并提供对输入加载器的访问。模拟扩展提供针对模拟的特定可选功能，并允许访问观察者服务。

** 插件**

  扩展插件管理允许开发扩展的AFSIM功能，而无需更改已交付的框架代码。

实用工具

AFSIM实用工具提供了多种多样的软件工具，包括：

• 专门的数据类型
• 人工智能构造
• 数学类和算法
• 输入、输出和文件管理例程
• 时间管理
• 地球坐标参考系和大气数据
• 观察者服务使用的发布/订阅类
• 以及其他许多工具……

任务分配

    任务分配是一种服务，用于发送和接收与轨迹或感知相关的*任务分配。它允许用户利用有限状态机的概念对轨迹进行分类。用户定义一组转换规则，这些规则定义了从一个状态转换到另一个状态的条件。在AFSIM任务分配中，每条轨迹都维护着自己的状态。

跟踪

提供轨迹关联、轨迹滤波和轨迹融合功能。AFSIM提供了原生的跟踪算法，同时也可集成第三方跟踪算法。目前，AFSIM支持：

• 完美和不完美的轨迹相关选项。
• 多种轨迹滤波器选择。
• 协方差矩阵提供检测和跟踪概率区域。

地理空间数据

** ** 地形（地理空间数据）管理：为DTED和“浮点网格”（与ESRI-GIS兼容）数据库提供优化的地形高程查找功能。

视线管理：提供目标可见性计算服务。

观察者

 观察者允许在不更改框架的情况下提取数据。用户可以轻松创建“脚本观察者”，以脚本类型输出方式提取数据，而无需对软件进行修改。观察者可用于标准和自定义输出、回放文件和分布式接口。

脚本

 脚本管理器理解脚本类型并启用脚本语言。脚本类型易于扩展，以适应新集成的模型和服务。

分布式模拟接口

** DIS & HLA**

            AFSIM集成了行业标准接口，这些接口允许平台与其他模拟中的实体进行交互。

** XIO**

            XIO是AFSIM的一个专用接口，它允许模拟分布在多台计算机上，并通过图形用户界面进行模拟控制。

核心组件

平台

 平台是其构成组件的“容器”。平台由以下部分组成：* 物理组件 * 心理/计算组件 * 信息 * 属性 * 链接

移动器

 移动器维护着它所附着的平台的动力学状态（位置、方向、速度、加速度等）。移动器有多种选项可供选择，范围从地下到空间动力学模型。

通信

 通信设备通过外部链路在平台之间发送和接收消息。AFSIM支持有线或无线设备，使用发射器、接收器和天线来捕捉通信系统的全部物理方面。

传感器

 传感器创建测量值并通过链路在轨迹消息中传输它们。在AFSIM中，传感器经常使用发射器、接收器和天线。AFSIM提供了雷达传播、衰减、杂波和误差的多种选项。

武器

 武器是指旨在阻止其他物体运行（永久或暂时）的装置。在AFSIM中，大多数武器是*显式*武器，即对象被明确建模为平台（如导弹和炸弹），与*隐式*武器相比，后者在模拟中不作为平台表示（如干扰机或激光器）。

处理器

处理器定义行为或计算算法，类似于人脑或计算机。大多数处理器由用户使用AFSIM脚本语言定义，但AFSIM也提供了许多专用处理器。

术语

    AFSIM - 高级模拟、集成和建模框架

    COMMS - 通信

    DIS - 分布式交互模拟

    HLA - 高级体系结构

    WSF - 世界模拟框架

    XIO - 外部输入/输出