3 大气环境服务器

    在完成了大气环境的数据准备后，下一步是如何有效地使用所得到的数据。目前主要有两种方式，一种是将大气数据直接编入武器平台实体的仿真程序，另一种是将大气数据以大气环境服务器形式作为仿真结点联入虚拟战场环境网络中，为仿真实体提供数据服务。显然，第二种方式数据与程序相分离，具有更好的实用性。本质上，大气环境数值模拟与虚拟战场环境中的武器平台仿真属于不同种类的仿真系统，本研究的目的是使仿真实体与大气环境服务器元缝地联结起来，使用大气环境服务器提供的数据。这就涉及到异类仿真系统的互操作性问题。

    以往基于DIS开发的虚拟战场环境系统由于DIS协议的固有限制，在互操作性上存在不足。为此，美国建模与仿真办公室DMSO开发了下一代分布交互仿真标准HLA，强调不同种类仿真系统的互操作性和重用性。HLA 的核心是运行时基础设施RTI，它相当于一个分布式操作系统。HLA的仿真系统称为一个联邦，在联邦中运行的各个仿真程序称为邦员，通过RTI将各个邦员联接起来，通过预订和发布机制，由RTI提供互操作服务并承担网络管理工作。

    HLA克服了DIS的缺点，美军已要求未来所有的国防仿真系统都必须遵循HLA标准开发[3]。鉴于以上原因，本文基于HLA 开发大气环境服务器，整个系统的组成如图2所示。

图2 演不系统组成

    HLA 定义了两种对象模型，即联邦对象模型FOM(Federation Object Mode1)和仿真对象模型SOM(Simulation Object Mode1)。FOM 中定义了参与此联邦仿真的所有对象类和交互类以及它们的属性和参数，SOM 中定义了单个联邦成员的信息，包括对象、属性、交互和参数。本文侧重于大气环境SOM 的开发。根据上述对大气环境的分析，S0M 包含一个对象类Atmosphere和两个交互类ReturnAtmosphere Value和Notice Update。对象类中属性为大气参数和空间网格点的坐标。交互类ReturnAtmosphere Value，它包含了当前时刻当前网格的大气数据，当接收到它预订仿真实体发送的Get At—mosphere Value交互后，返回仿真实体所需要的大气数据。Notice Data Update交互在收到仿真实体请求数据更新Request Data Update交互后发送，用于通知仿真实体数据已更新。

    大气环境服务器的运行方式如下：虚拟战场环境中包括大气环境服务器在内的仿真应用程序要共用仿真时钟，大气环境服务器通过Get AtmosphereValue／Return Atmosphere Value这一对交互向仿真实体提供实时大气参数。根据仿真运行时间的变化，通过调用按时间序列设置的数据表来刷新数据。

    具体的，当仿真实体的仿真运行时间每6 rain向大气环境服务器发送一Request Data Update交互，此交互不含参数，大气环境服务器收到此交互后，更换一张数据表，并发送Notice Data Update交互。仿真实体每一个或多个(由程序设定)仿真帧判断一次所处的空间网格位置，当网格与上一次不同时，向大气环境服务器发送Get Atmosphere Value交互，大气环境服务器则调用Return Atmosphere Value交互，向仿真实体发送当前网格数据。因此，整个虚拟战场环境系统是以伪实时的方式运行的。

    通过采用HLA／RTI协议标准，虚拟战场环境各仿真应用程序无缝地联结起来，达成了不同类型仿真之间的互操作性。

    4 虚拟战场环境中的应用

    大气环境数据在飞行仿真中有多方面的应用，下面是几个简单的例子。

    (1)温度对发动机推力的影响

    大气温度的变化对发动机推力的影响是很大的。大气温度降低，发动机增压比增大，同时大气密度变大使进气量增大，因此，发动机随温度降低而增大。经验公式为：

    式中，F为发动机推力；丁为大气温度。由此式可推导出大气温度对其它性能参数的影响[。

    (2)变化风场对过载的影响

    风向和风速都有强烈变化的风场，可造成飞机的颠簸，对飞机操纵性和乘坐舒适性都会造成影响，评价指标为飞机的载荷因子(即过载) ，定义为飞机升力和重力之比，即：

    水平风场对过载的影响为：

    式中，U为水平风场风速的矢量和； 为飞机速度[引。垂直风场对过载的影响为：

    式中，t 为垂直风速；a为迎角；G／S为翼载荷；k 为常量调整因子[引。

    (3)湿度与云量对能见度的影响

    湿度指大气中水汽的含量，它与云量有直接关系。在目视情况下的目标获取过程中，天气状况对目标获取的效率有很大影响，经验公式如下：

    式中，T 指大气衰减系数，Ec为消光系数，它们都与大气对光的吸收和散射有关，可定为常数；R为观察距离； GR(Sky—to—Ground Ratio)为天空与地面的对比度，根据天气变化不同选取，如当地面是森林时，晴天时取S ；R一5，阴天时取SGR一25[引。