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军事虚拟现实仿真概念模型开发研究

文章来源:搜维尔[SouVR.com] 作者:Frank 发布时间:2011年07月07日 点击数: 字号:
程中都存在的交互问题。在大型仿真中,交互问题在不同单位所开发的系统进行互连时表现的最为明显:虽然他们所指的是同一事物,但由于表达形式的不同而导致系统之间无法进行互连。

    概念模型用来解决这种交互问题的方法主要有以下几种|2 J:①描述应用领域空间的共同的语法和语义,包括公共的词典、表示模板(用来表述获取的信息)、工具或特定的应用类型指南;②创建和维护概念模型的闭环设计指南;③关于概略模型集合和互操作的数据交换标准。

    2.2.2 作为需求工程的一部分

    对于系统开发者来说,概念建模是将不明确的自然语言给出的非正式的需求形式化和构造为系统蓝图的一种努力。

    换句话说,它是利用描述和表现技术的方法学知识,将要开发的特定系统的知识,进行形式化和构造的一种努力。相对于开发的社会性模型而言,尽管仿真概念模型开发是基于更科学和技术的需求,但是它仍然是基于要解决的仿真目标需求的不明确性和有一个清晰和正式的关于“做什么?”和“怎么做?”的关于知识形式化和构造的描述。

    2.2.3 在军事建模与仿真中的作用

    仿真概念模型的引入对军事建模与仿真具有多方面的意义:

    ● 军事概念模型是对实际军事世界的第一次抽象,它为后续仿真设计和实现提供了可靠的依据,为作战系统的最终检验、验证和确认提供了基础。

    ● 军事概念模型是一种信息交流工具,仿真领域专家可以通过它和军事领域专家进行交流并获取反馈信息。

    ● 军事概念模型是一种严格的工作程序,遵循它可以将待解决的现实军事『u】题清晰地、系统地告诉仿真开发者。

    ● 军事概念模型是一种改善仿真系统性能的方法,通过建立军事任务空间的通用概念模型,可增强最终仿真实现的重用性。

    2.3 仿真概念模型的分类

    概念模型是仿真开发过程中的一个关键点。概念模型提供了仿真开发中特定阶段的过渡性观点。根据概念模型在仿真开发中的作用可分为两种类型,即面向领域的使命空间的功能描述(F'I)MS)和面向设计的系统的概念模型(CMoS),有时这两种类型的概念模型也简称为面向领域的概念模型和面向设计的概念模型。面向领域的概念模型发生于仿真开发生命周期的早期,它支持需求分析;面向设计的概念模型发生在设计活动的开始如图1所示。

图1 FDMS和CMoS在仿真开发过中的作用
图1 FDMS和CMoS在仿真开发过中的作用

    面向使命空间的功能描述(F'I)MS)的前身是使命空间概念模型(CMMS),CMMS被重命名为FDMS的原因是为了减少与面向设计的概念模型的混淆。F'DMS为开发者提供了主题领域的细节或者问题空间的特征表示。它通过捕获在任何使命中都涉及的重要实体和他们的关键活动以及交互的基本信息作为仿真开发的参考框架,是对现实世界的第一层抽象。它们是发生在现实世界中的这些实体、动作和交互的与具体仿真实现无关的视图。它主要用于需求的开发。在仿真开发过程中需求是一个关键的元素,它直接影响着概念建模过程。

    系统的概念模型(CMoS)的开发基于详细的需求目标。系统概念模型(CMoS)可用于仿真的设计,它是系统实现的一种原始的描述表示。系统开发者能够利用CMoS的产品获取构造真实世界的能力的原始信息。

    面向领域的概念模型和面向设计的概念模型都支持重用性。面向领域的独立于具体的实现的概念模型可以有效地充当重用表示法。面向设计的模型是通过提供能够对新系统开发的回顾来确定仿真构件适用性的开发产品来支持重用的。

    FDMS和CMoS都被视为在系统开发者和风险承担者之间的用来保证“建造的东西是正确的”关键的交流机制。相对而言,需求、设计和实现则被系统开发者为“建造正确的东西”而用来作为内部交流的产品。F'DMS和CMoS希望用强调在CMoS的VV&A之前进行F'DMS的有效性验证来影响W &A的实践

    3 仿真概念模型的开发

    3.1 仿真系统开发过程中的概念模型

    仿真概念模型的开发作为建模与仿真活动的一个阶段,本身也应该是一项具有相对独立意义的工程过程。针对不同的建模阶段由不同的人员用不同的方法进行开发,从而能够有效地组织和协调这种开发活动所必要的过程、方法和工具。在仿真模型开发活动中针对各种模型形态时的开发人员以及开发的各个阶段如图2所示。

图2 仿真系统的开发过程及参与角色
图2 仿真系统的开发过程及参与角色

    仿真概念模型开发作为一项工程,可以分为二个主要阶段:面向领域的概念模型的开发和面向设计的概念模型的开发。针对每个建模阶段中的问题和建模人员的特点我们采用不同的建模方法。对于面向领域的概念模型主要采用面向军事人员的概念结构化描述的方法,这种方法的特点是用符合军事人员的思维方式与表述习惯的文、图、表的形式实现对领域知识的结构化描述;对于面向设计的概念模型主要采用面向技术人员的概念形式化描述的方法,其特点是用便于技术人员理解和进行后期逻辑和物理设计的结构化、层次化和可视化的方法实现对于系统设计的原始的描述表示。

    将仿真概念模型的开发划分为两个阶段,不但有适应国情的技术意义,更重要的是,它是完成军事人员与技术人员的沟通与知识传递的工程设计,是系统工程思想在模型开发活动中的具体体现。建模过程阶段化的目的是使各类模型开发人员在“模型生产线”上既能合理分工又能相互协作。概念模型的建立,可使军事人员向仿真开发人员“讲解”作战,而无须仿真开发人员精通军事;同样,通过对概念模型的实现和执行验证,仿真开发人员可向军事人员“讲解”仿真,而无须军事人员成为熟练的程序员。

    3.2 仿真概念模型的开发步骤

    进行仿真概念模型开发的步骤主要有以下四个:①确定建模空间上下文;②收集数据,从主题领域专家以及权威数据源获取与使命空间相关的现实世界的信息;③模型描述,以适当的形式表示概念模型,它包括概念结构化和概念形式化两个部分;④概念模型的验证,验证概念模型的正确性及有效性。

    1)确定建模空间上F文

    建模空间上下文是关于现实世界军事活动的背景、目的、限制和约束、分辨率等相关的信息。建模空间上下文提供了军事活动描述的范围、要求和限制,是描述军事活动的指南。上下文信息主要根据军事系统应用的要求确定。

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