基于仿真即服務的作戰試驗仿真系統設計

張玙彬,董志明

(1.陸軍裝甲兵學院，北京 100072；2.陸軍研究院，北京 100072)

隨著改革強軍的穩步推進，我軍現已更加深入的開展武器裝備作戰試驗標準內容和方法研究等體系建設工作。鑒于實裝作戰試驗存在組織實施難、試驗周期長、預算開支大等問題，結合仿真試驗安全性高、經濟性強、重復試驗及評估方便等優勢，在具有可信度的試驗條件下，將實裝試驗與仿真試驗相結合的試驗方法可以降低試驗難度，減少試驗成本，得出可信度較高的試驗結果，是作戰試驗的發展方向[1]。

試樣兩端用夾具夾緊于滑塊上，將滑塊放入導軌并固定其中一端，另一端連接到激振器的激振頭上，連接信號發生器和激振器，在室溫下以不同頻率(1 ～ 10 kHz，以指數形式遞增)對激振器進行信號輸入。完成全部100組數據的采集后，更換試樣上的另外一組通道，重復采集工作，共進行5次采集實驗，選出其中最好的一組數據進行分析。經過老化前的數據采集后，將試樣條放入真空干燥箱中，在200 °C下加熱5 h進行老化處理，然后對老化后的試樣條進行數據采集工作，以對比老化前后的性能差異。

目前我軍的作戰試驗仿真系統雖然可以一定程度滿足作戰試驗仿真的需求，但基本還是采用對單一任務、單一裝備進行仿真試驗的模式，存在系統耦合性較高，試驗流程及任務想定不便于做出實時的調整和修改，仿真系統復用性較低等問題。基于仿真即服務架構的作戰試驗仿真系統可更好的實現仿真資源的高效整合，根據任務需求及時調整系統功能和仿真環境，提高系統的復用性，減少對仿真資源的浪費，縮短作戰試驗仿真周期，為我軍作戰試驗仿真系統建設提供新的思路和實現途徑。

1 SaaS概述

仿真即服務(SaaS，Simulation as a Service)是一種新概念的軟件架構方法，它將面向服務架構和云計算的優點引入仿真領域，使仿真系統便于互聯互操作，仿真功能易于組合、提高了系統可重用性并降低了成本[2]。以此建立的仿真系統具有可快速部署、可互操作、可信度高的特點，以使用人員為中心，提供交互更為靈活，領域更為廣泛的透明系統環境，為基于仿真服務的系統提供了組織基礎和技術支撐。

在該模式的仿真試驗系統下，系統可根據試驗人員需求和不同任務需要，動態的加載仿真環境，在物理計算機平臺或虛擬機平臺進行試驗。開發人員將不同種類實現不同功能的專業仿真軟件、模型資源、數據庫、通用工具等仿真資源封裝為仿真服務部署到系統支撐平臺中，系統根據任務需求對仿真服務進行組合調用[3]。每項仿真功能均作為獨立的仿真服務，可同時支持多項試驗任務，系統高效靈活便于組合，協同互操作性強。

在一些房屋建筑上，并非是所有的墻體都會存在冷橋現象。但是只要一面墻體有冷橋現象的存在，必然會導致該建筑隔熱性能下降。

2 仿真系統的體系結構和組成

2.1 基于SaaS的仿真系統體系結構

仿真試驗支撐平臺是各個仿真模型和仿真任務能夠正常運行的有效保障；指標體系生成分系統根據試驗任務描述生成圖形化的試驗指標體系；試驗設計系統用于設置具體試驗內容、項目等試驗設計；管控分系統能對試驗系統進行運行控制，可動態干預試驗進程；試驗分析評估分系統提供多種通用評估方法，可根據評估指標體系和評估對象選用不同的評估方法對采集得到的試驗數據進行分析評估；模型分系統主要包括仿真試驗所需的各類武器裝備的仿真模型，嚴格遵守實裝的各項參數和作戰運用行為準則并收集試驗數據；綜合顯示系統能夠顯示二維態勢和三維場景并可進行查詢和回放。

圖1 基于SaaS的作戰試驗仿真系統體系結構框圖

作戰試驗仿真系統通常由以下幾個分系統組成，如圖2。為實現試驗所需功能的柔性分布集成，各分系統通過支撐平臺封裝為仿真服務并部署到服務平臺上，每一個分系統即為一個仿真服務，試驗時試驗人員可根據試驗需求選取所需服務。

(5)CT檢查前,醫護人員應向受檢者做好宣教工作,囑其在檢查過程中不要動來動去,避免造成檢查圖像模糊或偽影,造成受檢者需重新檢查,增加醫療費用,也會導致醫療資源浪費。

我國正在進入老齡化社會中，加之我國居民生活方式的轉變，高脂血癥發病率有逐年上升的趨勢。僅僅他汀類藥物治療混合型高脂血癥患者療效較差，可能導致橫紋肌溶解以及肝功能異常。降脂通脈膠囊具有降脂化濁、化痰祛濕、活血通脈的作用。本研究將降脂通脈膠囊與瑞舒伐他汀聯合應用，觀察高脂血癥94例，現報道如下。

仿真支撐層。通過分布式交互中間件將應用層和支撐層以及各項服務功能組合連接成系統；具有對系統的管理控制功能，時間管理通過提高傳輸速度和減少處理流程來保證仿真試驗的實時性，其余部分可對仿真服務進行管理監控，根據應用層試驗人員的任務需求對仿真服務和數據資源進行組合交互；將虛擬戰場環境、計算機生成兵力等專業仿真軟件服務化，并在系統上進行服務注冊，構成仿真服務主體；由試驗數據、試驗工作標準規范、戰場環境等數據資源和各類武器裝備的仿真模型資源等各類資源構成數據服務；還包含仿真通用工具如VV&A工具、模型測試器等。上述服務采用統一的接口規范和分系統描述機制，便于軟件、硬件接口適配器進行數據的查詢和服務的交互，也便于仿真功能進行服務注冊，是仿真系統組建的基礎和核心，支撐整個作戰試驗仿真系統的功能和運行。

為實現目的，設計如圖3所示的服務化過程，通過容器化思想完成試驗資源服務化。首先創建服務模版容器，而后對各分布仿真試驗資源關鍵信息提取形成實例，而后按照相應的映射方式和規則完成資源到服務的轉換，將服務按規范格式和統一結構存儲在云服務資源池，供試驗人員查詢調用[5]。

仿真試驗系統構建和各項作戰試驗仿真服務的開發相分離，可以使開發人員更加注重自身系統業務的構建和實現，節約了資源提升了效率。通過不同仿真服務的靈活配置和組合，縮短了不同類型作戰試驗仿真的開發、試驗周期，增強了系統的重復利用率，提高了試驗效率。

2.2 仿真系統組成

仿真應用層。仿真應用層面向試驗人員，試驗人員在系統應用層通過操作界面、WEB瀏覽器、可視化環境配置等操作方式[4]，根據試驗任務和試驗流程選取所需要的試驗仿真服務，組建該試驗的仿真系統，完成不同類型的仿真試驗任務。試驗所需的仿真應用作為應用服務為系統提供功能支撐，包括試驗設計、戰場環境架構、效能評估等，可以滿足試驗中所需要的仿真條件和要素，保障實現仿真系統中所應具備功能。可以隨時按需加載和移除試驗應用服務，各項仿真服務功能便于組合，并按照試驗的需求進行及時的調整，支持多個試驗同時運行。

步驟1 按企業生產能力以及訂單任務復雜度情況對制造任務進行分解，并獲得制造任務分解集合MTask1={mt1,mt2,,mtn}。

圖2 作戰試驗仿真系統組成框圖

從作戰試驗實際需求和仿真試驗的特點出發，結合仿真即服務的技術和結構優勢，探索構建作戰試驗仿真系統體系結構，為實現科學高效、真實可信的作戰試驗仿真奠定基礎。作戰試驗仿真系統體系結構由仿真應用層、仿真支撐層、資源層3個層次構成，如圖1所示。

3 關鍵技術

1)分系統的服務化

將分布的仿真試驗資源服務化，需基于統一的標準和描述，消除各試驗資源之間的沖突，便于服務聚合和訪問調度，形成松耦合的柔性集成化的服務。

由于SaaS有上述特性，所以在作戰試驗仿真系統設計和構建時運用該技術，可充分發揮現有資源優勢，減少浪費，增加系統重用性，提高系統的適用性和反應速度，便于試驗各項功能集成和系統后續維護管理。

資源層。該層存儲作戰試驗仿真所產生并按需采集記錄的試驗數據，便于后續結合評估指標體系對試驗數據進行評估；并且由進行作戰試驗仿真的基礎保障硬件和軟件系統，如機房、通信網絡設備、存儲設備、操作管理系統、安全保密系統、還原備份系統等組成。

徐進步被他瞪得一哆嗦,趕緊擺手道:“不是我說的,是他!我從不背后說領導的怪話。”他又企圖往趙天亮身上賴,賴人仿佛也有慣性。

圖3 仿真試驗資源服務化過程框圖

2)服務的注冊和組合

為實現仿真服務的發現組合和調用互聯互操作，通過Docker平臺來構建，發布和運行基于容器化思想的分布式應用程序，它通過基本的屬性和類描述服務。由Docker Hub實現對服務的注冊管理，包括搜索注冊表、瀏覽注冊表、獲得服務描述、信息下載等。Docker Compose為仿真試驗人員提供了一種定義多容器模擬環境組成的方法，它定義了構成仿真環境的服務，指定用于每個服務的服務端口和數據量，定義了服務之間的約束和相互關系。

3)服務的網絡通信

跨主機的服務間通信通過Weave工具實現。因為服務在覆蓋網絡范圍內都具有唯一的IP地址，所以不同主機的通信需要將主機端口映射到服務端口上。Weave是一種創建多主機網絡的即用方法，在網絡的基礎上構建由軟件定義的網絡層，可以實現不同的Docker主機服務相互發現和通信。使用Weave網絡的Docker主機可位于相同或不同的數據中心，也可分布在數據中心和其他仿真環境之間網絡中[6]。系統集成框圖如圖4。

4 結論

設計了基于SaaS的作戰試驗仿真系統，對某裝備進行了作戰試驗仿真。所設計的仿真系統具有更高試驗效率和可信性，從設計到完成的周期大幅縮短，完成相同任務想定相比單一任務仿真系統效率顯著提高，系統具有較高重用性。下一步將繼續優化仿真系統，對仿真服務相關技術進一步研究。

圖4 仿真系統集成框圖