网络仿真与相关技术

虎子

作者:张生余 苏海文 邱俊芳 张野鹏（工程兵指挥学院　221004）来源;http://218.22.0.27/lwk/cw081.html

摘 要：国防军事领域对仿真日益扩大的需求，是对军用仿真技术发展的挑战，更是机遇。要有效地满足这些需求，需要发展新的仿真模式，充分利用网络技术和军用网络系统，推广网络仿真，对提高模拟训练和模拟教学的质量有极大的好处。

关键词：网络、网络仿真、控件

网络已进入一个飞速发展的黄金时期。信息共享、远程访问，网络使个人计算机发挥出其前所未有的功能。网络购物、网络教学、网络医院、网络邮政……网络已不再是虚无缥缈的东西，它已经变成实实在在的生产力，与人们的生活息息相关。

在军事领域，由于现代武器的迅速发展，现代战争的多样化趋势，对作战训练的要求愈来愈高。单台单地的集中模拟训练方式，已不能满足多军兵种联合作战和联合训练任务的要求。把相互独立的不同单项仿真系统连接起来，发挥整体优势，共同完成高技术战争条件下的作战训练和效能评估任务，是作战仿真技术发展中的最新需要，也是网络技术和分布式技术在作战仿真领域能得到迅速发展和成功应用的前提。在网络仿真系统中，各个体间的交互、协同、合作机制及开放性、自主分离性、动态配置性和互操作性等方面的特点，也对系统中的仿真建模提出了新的更高的要求，一种便于资源共享和交流的军用仿真模型的建立方法，是作战仿真技术发展中的自然要求，也是网络仿真技术在作战仿真应用中的必然结果，一个能够生成规范模型的开发方式，对网络仿真系统中异构性的减少，同一性的增加，进一步满足网络仿真系统中配置动态性的要求很有好处，必将进一步促进各个体间的交流、协同和合作。

网络仿真可以实现模拟训练手段质的飞跃。网上对抗演习是当前最简便、最高效、最节省的一种演习方式，其基础就是网络仿真。

一、网络仿真的概念

我们所说的网络仿真是网络技术在军事仿真领域的应用，它以计算机网络技术为基础，用局域网、广域网和远距离通信网将仿真系统、计算机生成的兵力及其他设备连成一个整体的技术。

网络仿真可以理解为：“网络仿真构筑了一个时间与空间上的综合集成仿真环境。该环境通过标准的计算机通信服务和数据传输方式，将交互的、自由对抗的各仿真实体连接在一起。这些分布的、具有计算自治性的仿真实体包括仿真模型、仿真器材以及使用装备等。而仿真实体既可集中于一处，也可以在地理上是分散的”。因此可以说，网络仿真中的仿真实体与以往不同，可以是广域分离的，而每一实体既是自治的，又可能与其它实体相互影响。因此，在各实体仿真的基础上，仿真系统将能形成更大规模、更高层次和更逼真的仿真行为。

二、网络仿真的起源

网络仿真起源于八十年代美军用于坦克训练的SIMNET计划，至l990年SIMNET计划结束时，它己包含约250个仿真器（包括坦克、步兵战车、直升飞机、定翼飞机、指挥所等），这些仿真器分布在美国和欧洲的十—个地点。SIMNET的成功充分表明了网络仿真的可行性。在此基础上，逐步发展起基于异构型网络的系统，并于1993年制定出一整套相关标准。此后美国推出综合战场（STOW）计划，用于结构实体、虚拟实体和真实实体联合起来进行无缝仿真，其关键技术是计算机生成兵力和高速网络技术。1994年举行了STOW—E的网络仿真演练，包含了分布于美欧十九个城市的一千九百多个作战实体参与。美欧于1997年10月又举行了称为STOW97的、迄今为止最大规模的分布式网络仿真演练，它包含了分布于欧美几十个城市的各军兵种在内的约三万个作战实体，其目的在于对大规模联合部队进行先期概念技术演示。

三、网络仿真的结构及特点

网络仿真采用一致的结构、标准和算法，通过网络将分散在不同地理位置的不同类型的仿真应用和真实世界互联、互操作，建立一种人可以参与交互的综合环境。网络仿真具有时空一致性、互操作性和可伸缩性。

该综合环境是通过在分布、自治计算的仿真应用系统之间实时交换数据单元而建立的，这些仿真应用系统以仿真软件、模拟器和仪表化设备形式通过标准的计算机通讯服务互连。仿真实体可以分布在同一地点也可以分布在不同的地域。

网络仿真的结构具有如下特点：

（1）没有控制整个仿真演练的中央计算机；

（2）仿真节点的自治性：仿真节点可以自由地加入或离开演练；

（3）使用标准协议来传递真实信息；

（4）只传递实体状态的变化信息。

四、网络仿真的几项支持技术

1、网络技术

网络技术是网络仿真的基础技术。网络技术主要包括传输介质、拓扑结构、数据交换技术、介质访问控制、网络体系结构、协议标准和网络互连技术等等。从总体上讲网络技术的进步，使得网络向高带宽、低延迟和高质量服务的方向发展。这些都是网络仿真的基础，在这些方面作得越好，仿真的精度就越高。在军事领域，网络安全是一个被十分关注的问题。网络安全技术的研究尤其应当加强。

2、控件技术

控件是COM产品（组件、构件）的一种形式。是一个具备独立特定功能的二进制代码段，是一种封装的、即插即用的、可独立重复使用的软件模块。传统意义上的控件仅仅是图形用户界面中如文本框和命令框按钮之类的元素，而目前控件的概念已得到了极大的扩展，控件已成为一种可在多种情况下独立存在与使用的应用程序。

控件是一个被封装了的黑匣子，在封装的过程中由编译和连接程序自动为控件安装一个统一的标准化接口(插头)，大大方便了应用系统对控件的调用。用户并不知道(也没有必要知道)控件的内部结构，用户所关注的是控件的属性和行为特征；能防止用户对控件内部程序的任意改动而使其丧失独立性和功能退化，保证控件与其外部环境有一个清晰的边界。

控件以二进制代码的形式存在，可以由多种不同的编程语言生成（如VC、VB、Delphi等），但控件又独立于任何一种具体的程序编程语言，可以被这些高级语言中的任何一种调用。

网络特性极好：容量较小，极易从网络上下载及注册；可在网络环境中直接执行或外挂执行，保证其对分布交互式系统的支持。以控件的形式建立的军用仿真模型对网络仿真有极大的好处和支持。

控件技术有利于软件开发的标准化及实现应用系统研制过程中的代码重用。为开发者提供了一种可重复使用的软件组件，这些组件方便地被开发工具、浏览器和应用程序激活和使用，为应用程序的开发开辟了一条途径，特别是利用已有的较简单控件去构造复杂控件更是方便异常。用户不必从头编写代码，只要选择不同功能的控件，按需求进行插接就可完成应用系统的开发工作。控件（COM组件、构件）是软件产业工程化的必然途径，是网络仿真的支柱之一。

在网络仿真中，对于仿真实体的开发，要求仿真实体有很好的网络特性，而且可重用，易于开发，维护方便易行。因此控件是开发制作仿真实体的理想工具。

3、关于分布式COM

随着网络带宽的提高，仿真应用系统由分布在网络的不同地点的多个部分组成成为可能，于是COM也向前进行了发展，产生了分布式组件对象模型（DCOM）的概念。DCOM允许程序对象能够在网络上通信和运行，这些网络可以是INTERNET、WAN和LAN。DCOM将应用程序扩展到包括INTERNET在内的网络上，允许组件在不同的机器上运行。这种技术称为RPC（Remote Process Call，远程调用），DCOM允许组件通过网络协议TCP/IP，IPX/SPX来通信，DCOM提供了安全性能方面的控制，比如说访问权限和域验证，可以被用来在其他机器上运行程序，这样，开发者可以开发真正的分布式仿真系统，不必过多的考虑和担心网络编程、系统兼容性或不同组件兼容方面的问题。

五、军事应用前景

网络仿真是由于现代战争趋向合同（联合）性、多维性而提出的。随着现代战争发展的需要。军兵种间的联合演习将变得极为重要，但目前任何一个单一的军（兵）种都无法依靠自己的力量来研制具有广泛实用型的系统。网络仿真的基本含义就是在不同地域的各军兵种作战单位及各级指挥军官能够在相距遥远的空间，在“同一环境”下进行作战仿真训练。是促进作战实验室走向联合训练的唯一途径。它利用计算机通信网络把分布在各地的作战实验室或训练基地内的作战仿真系统联通起来，构成一个跨越时间和空间的综合仿真环境，能够实施多军（兵）种、多级别、多地域、多方位的联合模拟训练，促使地面战、海战、空战对抗训练走向一体化。利用网络仿真技术可以使各军兵种间达成体系结构的统一，实现真正意义上的军事规模的消减，以质量的提高换取数量的减少。

在网络仿真技术方面，美国人走在各国的前列。1994年，美国在弗吉尼亚建立了一个利用网络仿真技术进行联合作战的中心，该中心可以进行三级仿真：

一是战区联合仿真演习，参加联合演习的海陆空和特种作战部队可以多达10个集团军的兵力，在2000平方英里的模拟战场空间进行演习。

二是联合冲突模型。这个模型可以支持多达5个集团军的作战仿真，仿真空间高达360平方英里，而且仿真性能可达到对单个武器平台和单兵的模拟。

三是聚合仿真演习。该演习可以促进美陆海空三军在战场上的协调统一，而且复杂的电子战和后勤模拟都靠这个高性能的系统支持。

网络仿真是当前仿真技术的前沿，其进展和变化如此之快，令人目不暇接。网络仿真展示了仿真技术从几十年传统的集中式仿真模式向分布式仿真模式转变的前景，这一总的趋势是巨大的，它符合时代对仿真技术的总体要求，因而也是不可逆转的。　

参考文献

1、国防科技大学 先进分布仿真培训班讲义 2000年6月

2、工程兵指挥学院 控件的研究与制作项目总结报告 2000年10月

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作者简介
张生余，1952年9月生于江苏省靖江市，69年2月入伍，同年入党，历任排长、连长、学员队长、参谋、教保处长、副教务长等职，现为工程兵指挥学院训练部副部长，专业技术六级。先后发表各类论文100余篇，其中《迎接数字化革命挑战加快数字化教材建设》一文，被评为军队教材工作研究优秀论文一等奖，《WINDOWS CE及其对军事训练可能产生的影响》被军事运筹学学会评为2000年优秀论文。