基于HLA的物流運輸車輛調度監控系統的開發

薛虹飛 彭 娟

[摘要]隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，計算機仿真技術和虛擬顯示仿真廣泛地應用于各個領域。基于HLA的物流運輸車輛調度監控系統的開發依據聯邦開發和執行過程模型對這個系統的特點，功能，結構和開發流程等做了詳細說明，提出具體的實現步驟。著重介紹該系統的對象模型模板、對象類、交互類及其屬性、參數的設計以及對各聯邦成員之間的信息交互進行設汁。

[關鍵詞]仿真高層體系結構聯邦設計GIS

中圖分類號：TN99文獻標識碼：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雜系統建模與仿真提供的公共技術支撐框架，它由聯邦＼聯邦成員規則、對象模型模板、運行支撐環境、借口規范等組成。在HLA中，為實現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、支撐軟件和聯邦對象模型構成了一個聯邦；所有參與到一個聯邦中的應用系統被稱為聯邦成員，實際上，聯邦成員還包括聯邦成員管理器、數據收集器、真實的實體代理仿真或隱形觀察器等。聯邦成員由若干相互作用的對象構成，對象是聯邦的基本元素。

(一)HLA規則

HLA規則中規定了所有聯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系，體現了HLA的基本構思和原則。HLA規則既規定了一個聯邦必須滿足的要求，又規定了一個聯邦成員必須滿足的要求。

(二)RT1接口規范

RTI，即Tun-time Infrastructure，運行時間支撐系統。RTI是遵循接口規范的一個軟件，但其本身并不是規范的組成部分。RTI按照HLA的接口規范標準進行開發，提供了一系列用于仿真互聯的服務，是HLA仿真系統進行分層管理控制，實現分布仿真可擴充性的基礎，也是進行HLA其他關鍵技術研究的立足點。

(三)對象模型模板ONT

HLA是一個開放的體系結構，其主要目的是促進仿真系統間的互操作性，提供仿真系統以及不見的重用能力。因此，HLA要求采用對象模型來描述聯邦及聯邦中的成員。該對象模型描述了聯邦在運行過程中需要交換的各種數據及相關信息。對象模型可以用各種形式來描述，但是在HLA中規定了一種統一的表格描述方法——對象模型模板(Objuct Model Template，OMT)來規范OM的描述。

(四)HLA的特點

HLA是分布交互仿真的高層體系結構，它最顯著的特點是通過提供通用的、相對獨立的支撐服務程序，將應用層同低層支撐環境分離，從而可以使各部分相對獨立的進行開發，最大程度的利用各自領域的最新技術來實現標準的功能和服務，適應新技術的發展。同時，HLA可實現應用系統的即插即用，易于新的仿真系統的集成和管理，并能根據不同的用戶需求和不同的應用目的，實現聯邦的快速組合和重新配置，保證聯邦范圍內的互操作和重用。

二、車輛調度監控系統的開發

(一)系統想定

當貨物運輸車在路途中行駛時，車載單元通過GPS模塊接收GPS衛星發來的定位數據，并將數據處理后傳送至車輛監控中心。監控中心通過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，需要及時向車輛監控中心傳輸報警信息。同時，監控中心可以隨時跟蹤各個車輛當前的位置，因而車輛調度員可根據配送中心發送的運貨信息的變化，將行進中的車輛動態的調配到比原計劃更加需要該貨物的地方去。

(二)聯邦開發

使用HLA中的開發工具FOM和SOM定義系統中的聯邦成員。FOM是聯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程度。SOM是單一聯邦成員的對象模型，它描述了聯邦成員可以對外公布或訂購的對象類、對象類屬性、交互類、交互參數的特性，這些特性反映了成員在參與聯邦運行時所具有的能力。

1、FOM中對象類與交互類的設計

在HLA中，對象類是指參與聯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，也可以通過發送、接收交互實例來實現。對象類由對象屬性組成，交互類由交互參數構成。

2、SOM的設計

本文所要仿真的系統為上述車輛監控系統模型。在仿真系統中，共有五個聯邦成員，分別是車輛、配送中心、車輛監控中心、GIs顯示屏和客戶。各個SOM的公布、訂購關系如表1所示：

(三)運輸車輛調度監控系統體系結構

在車輛調度監控系統運行中，RTI相當于是一個實現特定目的的分布式操作系統，聯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境RTI來實現，各聯邦成員只與客戶機上的RTI進行交互。當仿真實體的狀態發生變化時才發送信息給需要這些變化信息的仿真成員，聯邦成員與RTI之間通過請求和提供一系列服務的方式來實現交互。

(四)物流車輛調度監控系統流程

物流車輛調度監控系統流程圖顯示的是整個應用程序的邏輯關系，其中調度中心消息處理、監控中心消息處理、車輛消息處理和GIS屏幕消息處理之間并不存在嚴格的先后順序，都是以事件驅動機制的，即先發送交互的成員消息先處理。

三、車輛調度監控系統的開發工具

由于物流車輛監控系統是個復雜系統。存在大量貨物運輸車與監控中心、調度中心之間的信息傳遞與交互，如調度監控中心需要車輛改變目的地、合理利用返回空載車輛，監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發展成熟的GIS技術和GPS技術。本系統的仿真實體模型開發采用MultiGen Creator 3.3，FOM／SOM的設計采用Visual OMT1516。從而實現了三維模型的建立與仿真對象模型模板的設計：實體模型驅動采用Vega Prime(簡稱VP)，RTl支撐環境采用pRTll516。

四、結束語

運輸是物流不可缺少的環節，運輸的合理化在物流管理中十分重要。由于物流管理的目的是在總成本最低的條件下，滿足既定的客戶服務水平，按質按量地把所有需要的東西運到所要求的地方，對運輸服務提出了更高、更苛刻的要求。而物流的運輸系統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，設計到眾多復雜的數學模型，在實際應用中難于有效運作，于是有必要建立一個有效的運輸車輛調度監控系統井對車輛調度人員進行教學和培訓。通過對運輸調度過程的仿真，調度人員對所執行的調度策略進行檢驗和評價，就可以采取比較合理的調度策略：而且不同的調度人員運行仿真系統時，運輸成本等系統參數會不同，從而以此評判調度人員的調度水平。