基于HLA的物流運輸車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

薛虹飛 彭 娟

[摘要]隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機仿真技術(shù)和虛擬顯示仿真廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。基于HLA的物流運輸車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)依據(jù)聯(lián)邦開發(fā)和執(zhí)行過程模型對這個系統(tǒng)的特點，功能，結(jié)構(gòu)和開發(fā)流程等做了詳細(xì)說明，提出具體的實現(xiàn)步驟。著重介紹該系統(tǒng)的對象模型模板、對象類、交互類及其屬性、參數(shù)的設(shè)計以及對各聯(lián)邦成員之間的信息交互進行設(shè)汁。

[關(guān)鍵詞]仿真高層體系結(jié)構(gòu)聯(lián)邦設(shè)計GIS

中圖分類號：TN99文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671--7597(2009)1020031—01

一、HLA簡介

HLA是美國國防部提出的為復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真提供的公共技術(shù)支撐框架，它由聯(lián)邦＼聯(lián)邦成員規(guī)則、對象模型模板、運行支撐環(huán)境、借口規(guī)范等組成。在HLA中，為實現(xiàn)某種特定的仿真目的而組織到一起，并且能夠彼此進行交互作用的仿真系統(tǒng)、支撐軟件和聯(lián)邦對象模型構(gòu)成了一個聯(lián)邦；所有參與到一個聯(lián)邦中的應(yīng)用系統(tǒng)被稱為聯(lián)邦成員，實際上，聯(lián)邦成員還包括聯(lián)邦成員管理器、數(shù)據(jù)收集器、真實的實體代理仿真或隱形觀察器等。聯(lián)邦成員由若干相互作用的對象構(gòu)成，對象是聯(lián)邦的基本元素。

(一)HLA規(guī)則

HLA規(guī)則中規(guī)定了所有聯(lián)邦及其成員必須符合的要求，表述HLA中各個部件的功能劃分和邏輯關(guān)系，體現(xiàn)了HLA的基本構(gòu)思和原則。HLA規(guī)則既規(guī)定了一個聯(lián)邦必須滿足的要求，又規(guī)定了一個聯(lián)邦成員必須滿足的要求。

(二)RT1接口規(guī)范

RTI，即Tun-time Infrastructure，運行時間支撐系統(tǒng)。RTI是遵循接口規(guī)范的一個軟件，但其本身并不是規(guī)范的組成部分。RTI按照HLA的接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行開發(fā)，提供了一系列用于仿真互聯(lián)的服務(wù)，是HLA仿真系統(tǒng)進行分層管理控制，實現(xiàn)分布仿真可擴充性的基礎(chǔ)，也是進行HLA其他關(guān)鍵技術(shù)研究的立足點。

(三)對象模型模板ONT

HLA是一個開放的體系結(jié)構(gòu)，其主要目的是促進仿真系統(tǒng)間的互操作性，提供仿真系統(tǒng)以及不見的重用能力。因此，HLA要求采用對象模型來描述聯(lián)邦及聯(lián)邦中的成員。該對象模型描述了聯(lián)邦在運行過程中需要交換的各種數(shù)據(jù)及相關(guān)信息。對象模型可以用各種形式來描述，但是在HLA中規(guī)定了一種統(tǒng)一的表格描述方法——對象模型模板(Objuct Model Template，OMT)來規(guī)范OM的描述。

(四)HLA的特點

HLA是分布交互仿真的高層體系結(jié)構(gòu)，它最顯著的特點是通過提供通用的、相對獨立的支撐服務(wù)程序，將應(yīng)用層同低層支撐環(huán)境分離，從而可以使各部分相對獨立的進行開發(fā)，最大程度的利用各自領(lǐng)域的最新技術(shù)來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的功能和服務(wù)，適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展。同時，HLA可實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用，易于新的仿真系統(tǒng)的集成和管理，并能根據(jù)不同的用戶需求和不同的應(yīng)用目的，實現(xiàn)聯(lián)邦的快速組合和重新配置，保證聯(lián)邦范圍內(nèi)的互操作和重用。

二、車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

(一)系統(tǒng)想定

當(dāng)貨物運輸車在路途中行駛時，車載單元通過GPS模塊接收GPS衛(wèi)星發(fā)來的定位數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理后傳送至車輛監(jiān)控中心。監(jiān)控中心通過GIS將車輛的位置顯示在電子地圖上。客戶可以通過GIS顯示屏查詢已知編號車輛的位置及其他信息。如果車輛在行駛過程中遇到緊急情況，如交通堵塞等，需要及時向車輛監(jiān)控中心傳輸報警信息。同時，監(jiān)控中心可以隨時跟蹤各個車輛當(dāng)前的位置，因而車輛調(diào)度員可根據(jù)配送中心發(fā)送的運貨信息的變化，將行進中的車輛動態(tài)的調(diào)配到比原計劃更加需要該貨物的地方去。

(二)聯(lián)邦開發(fā)

使用HLA中的開發(fā)工具FOM和SOM定義系統(tǒng)中的聯(lián)邦成員。FOM是聯(lián)邦中代表真實世界的對象類的集合，對象中相互映像的交互類的集合，代表了真實世界的詳細(xì)程度。SOM是單一聯(lián)邦成員的對象模型，它描述了聯(lián)邦成員可以對外公布或訂購的對象類、對象類屬性、交互類、交互參數(shù)的特性，這些特性反映了成員在參與聯(lián)邦運行時所具有的能力。

1、FOM中對象類與交互類的設(shè)計

在HLA中，對象類是指參與聯(lián)邦交互的對象實例所屬的類，成員間的交互操作既可以通過更新、反射對象類屬性來完成，也可以通過發(fā)送、接收交互實例來實現(xiàn)。對象類由對象屬性組成，交互類由交互參數(shù)構(gòu)成。

2、SOM的設(shè)計

本文所要仿真的系統(tǒng)為上述車輛監(jiān)控系統(tǒng)模型。在仿真系統(tǒng)中，共有五個聯(lián)邦成員，分別是車輛、配送中心、車輛監(jiān)控中心、GIs顯示屏和客戶。各個SOM的公布、訂購關(guān)系如表1所示：

(三)運輸車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)運行中，RTI相當(dāng)于是一個實現(xiàn)特定目的的分布式操作系統(tǒng)，聯(lián)邦成員之間不進行直接交互通信，而是通過時間運行支撐環(huán)境RTI來實現(xiàn)，各聯(lián)邦成員只與客戶機上的RTI進行交互。當(dāng)仿真實體的狀態(tài)發(fā)生變化時才發(fā)送信息給需要這些變化信息的仿真成員，聯(lián)邦成員與RTI之間通過請求和提供一系列服務(wù)的方式來實現(xiàn)交互。

(四)物流車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)流程

物流車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)流程圖顯示的是整個應(yīng)用程序的邏輯關(guān)系，其中調(diào)度中心消息處理、監(jiān)控中心消息處理、車輛消息處理和GIS屏幕消息處理之間并不存在嚴(yán)格的先后順序，都是以事件驅(qū)動機制的，即先發(fā)送交互的成員消息先處理。

三、車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工具

由于物流車輛監(jiān)控系統(tǒng)是個復(fù)雜系統(tǒng)。存在大量貨物運輸車與監(jiān)控中心、調(diào)度中心之間的信息傳遞與交互，如調(diào)度監(jiān)控中心需要車輛改變目的地、合理利用返回空載車輛，監(jiān)控中心需要車輛遇險報警以及緊急通知等等。因此本文使用了已經(jīng)發(fā)展成熟的GIS技術(shù)和GPS技術(shù)。本系統(tǒng)的仿真實體模型開發(fā)采用MultiGen Creator 3.3，F(xiàn)OM／SOM的設(shè)計采用Visual OMT1516。從而實現(xiàn)了三維模型的建立與仿真對象模型模板的設(shè)計：實體模型驅(qū)動采用Vega Prime(簡稱VP)，RTl支撐環(huán)境采用pRTll516。

四、結(jié)束語

運輸是物流不可缺少的環(huán)節(jié)，運輸?shù)暮侠砘谖锪鞴芾碇惺种匾Ｓ捎谖锪鞴芾淼哪康氖窃诳偝杀咀畹偷臈l件下，滿足既定的客戶服務(wù)水平，按質(zhì)按量地把所有需要的東西運到所要求的地方，對運輸服務(wù)提出了更高、更苛刻的要求。而物流的運輸系統(tǒng)常常需要考慮交通堵塞、路徑選擇、能源危機、成本控制等各種因素，設(shè)計到眾多復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，在實際應(yīng)用中難于有效運作，于是有必要建立一個有效的運輸車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)井對車輛調(diào)度人員進行教學(xué)和培訓(xùn)。通過對運輸調(diào)度過程的仿真，調(diào)度人員對所執(zhí)行的調(diào)度策略進行檢驗和評價，就可以采取比較合理的調(diào)度策略：而且不同的調(diào)度人員運行仿真系統(tǒng)時，運輸成本等系統(tǒng)參數(shù)會不同，從而以此評判調(diào)度人員的調(diào)度水平。