AFSim仿真系统—01 架构介绍

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目次
一、核心架构
二、核心应用
三、核心服务
Scenarios（场景）
Simulations（仿真）
Thread Management（线程管理）
Extensions and Plug-Ins（扩展和插件）
Utilities（实用工具）
Tasking（任务分配）
Tracking（跟踪）
Geospatial Data（地理空间数据）
Observer（观察者）
Script（脚本）
Distributed Simulation Interfaces（分布式仿真接口）
四、核心组件
Platforms（平台）
Movers（移动器）
Communications（通信）
Sensors（传感器）
Weapons（武器）
Processors（处置惩罚器）
Terminology（术语）

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本文档描述了AFSIM架构的终端用户视角，旨在资助终端用户深入了解AFSIM的操作概念。

一、核心架构

AFSIM的面向对象C++架构提供了一个可扩展和模块化的架构，允许轻松集成许多附加功能。AFSIM允许在框架中插入和利用新的组件模子（比方传感器、通信、移动装备等），以及全新的组件范例。扩展和插件是扩展框架以集成新的平台组件模子、新的和扩展的平台能力以及新的和扩展的仿真服务的主要机制。插件功能是一种扩展情势，允许在不重新编译核心AFSIM代码的环境下添加功能。利用插件可以更轻松地分发扩展功能，并提供选择在特定分析中利用哪些扩展功能的能力。下图显示了AFSIM主要框架组件和提供的服务，这些组件和服务可以被扩展。

二、核心应用

基于AFSIM的可实验文件通常由一个利用AFSIM服务的AFSIM“应用程序”组成。该应用程序维护脚本范例、扩展和插件管理器以及应用程序配置数据。应用程序由一个或多个场景组成，这些场景拥有范例工厂和列表、用户输入和脚本。根据应用程序的不同，场景由一个或多个仿真组成。仿真包含范例实例、接口（比方DIS、XIO、观察者、地形）和运行时数据，包罗事件管理和线程处置惩罚。

三、核心服务

AFSIM提供了处置惩罚和支持仿真实验及其他常规计算和基本功能的能力。

• Scenarios - 提供场景输入处置惩罚、范例列表和脚本。
  
• Simulations - 提供基于时间的事件处置惩罚并维护平台列表。
  
• Thread Management - 提供线程和多线程管理能力。
  
• Extensions and Plug-Ins - 提供添加新服务和组件的通用方法。
  
• Script - 提供实现和扩展AFSIM脚本语言的基础设施。
  
• Observer - 提供用于从仿真中提取数据的通用发布-订阅服务。
  
• Tasking - 允许进行跨平台任务分配和行为建模。
  
• Tracking - 允许从传感器测量中生成轨迹，并进行轨迹关联和融合。
  
• Geospatial - 提供地形和视线数据。
  
• Distributed Simulation Interfaces - 仿真接口应用接口标准以实现仿真互操作性（IEEE 1278和1516）。
  
• Utilities - 提供地球模子、坐标系、数学例程、人工智能结构等。
  

Scenarios（场景）

场景输入加载器提供了从输入文件加载仿真的机制。场景范例列表和脚本为AFSIM组件和脚本提供了用户输入的内部表示。一个应用程序中大概有多个场景，尽管这有些不常见。

Simulations（仿真）

每个仿真维护一个平台列表。仿真是从场景中的场景范例列表实例化的。仿真利用时间管理来推进仿真的状态，可以是实时或比实时更快的模式，即建立性（尽大概快）模式。仿真拥有一个事件管理器，负责按时间顺序处置惩罚事件。虽然AFSIM是基于事件的，但事件是抽象的，因此分析人员不必担心它们。每个场景大概有多个仿真。

Thread Management（线程管理）

仿真线程管理使仿真实验更快、更优雅，尤其是在虚拟实时环境中。线程化允许某些处置惩罚并行实验，利用独立的实验线程，比方传感器和移动更新、仿真接口和地理空间检查。

Extensions and Plug-Ins（扩展和插件）

扩展：应用程序、场景和仿真都可以“扩展”。应用程序扩展代表可以添加到应用程序的可选功能。场景扩展用于注册新组件范例并提供对输入加载器的访问。仿真扩展提供特定于仿真的可选功能，并提供对观察者服务的访问。
插件：扩展插件管理允许在不更改已交付框架代码的环境下开发扩展的AFSIM功能。

Utilities（实用工具）

AFSIM实用工具提供了多种软件工具：

• 专用数据范例
  
• 人工智能结构
  
• 数学类和算法
  
• 输入、输出和文件管理例程
  
• 时间管理
  
• 地球坐标参考框架和大气数据
  
• 观察者服务利用的发布/订阅类
  
• 以及许多其他功能……
  

Tasking（任务分配）

任务分配是一种用于发送和接收与轨迹或感知相关的任务分配的服务。任务分配允许用户利用有限状态机的概念对轨迹进行分类。用户定义一组转换规则，这些规则定义了从一个状态转换到另一个状态的条件。每个轨迹在AFSIM任务分配中维护本身的状态。

Tracking（跟踪）

提供轨迹关联、轨迹过滤和轨迹融合。AFSIM中提供了本地跟踪算法。别的，还可以集成第三方跟踪算法。AFSIM如今支持：

• 完善和不完善的轨迹关联选项。
  
• 多种轨迹过滤器选择。
  
• 协方差矩阵提供检测和轨迹概率地域。
  

Geospatial Data（地理空间数据）

地形（地理空间数据）管理为DTED和“浮动网格”（兼容ESRI-GIS）数据库提供优化的地形高程查询。视线管理提供目的可见性计算的服务。

Observer（观察者）

观察者允许在不更改框架的环境下提取数据。用户可以轻松创建“脚本观察者”来利用脚本范例输出提取数据，而无需软件修改。观察者可用于标准和自定义输出、重放文件和分布式接口。

Script（脚本）

脚本管理器理解脚本范例并启用脚本语言。脚本范例易于扩展，以顺应新集成的模子和服务。

Distributed Simulation Interfaces（分布式仿真接口）

• DIS & HLA：AFSIM封装了行业标准接口，允许平台与其他仿真中的实体进行交互。
  
• XIO：AFSIM专用接口，允许仿真在多台计算机之间分布，并通过图形用户界面进行仿真控制。
  

四、核心组件

Platforms（平台）

平台是其组成组件的容器。平台由以下部分组成：

• 物理组件
  
• 智能计算组件
  
• 信息
  
• 属性
  
• 链路
  

Movers（移动器）

移动器维护其附属平台的活动状态（位置、方向、速率、加速率等）。可用的移动器选项很多，从水下到空间活动模子都有。

Communications（通信）

通信装备利用外部链接在平台之间传输和接收消息。AFSIM允许利用有线或无线装备，通过发射器、接收器和天线来捕捉通信系统的全部物理特性。

Sensors（传感器）

传感器创建测量并通过链接在轨迹消息中传输它们。在AFSIM中，传感器通常利用发射器、接收器和天线。AFSIM中有多种雷达传播、消光、杂波和偏差选项。

Weapons（武器）

武器是用于制止其他物体运行的东西（无论是永世还是临时）。在AFSIM中，大多数武器是显式武器，其中物体被明确建模为平台（比方导弹和炸弹），而隐式武器在仿真中不作为平台表示（比方干扰器或激光）。

Processors（处置惩罚器）

处置惩罚器定义行为或计算算法，类似于人脑或计算机。大多数处置惩罚器由用户利用AFSIM脚本语言定义，afsim不过AFSIM也提供了许多专用处置惩罚器。

Terminology（术语）

• AFSIM - 高级仿真、集成和建模框架
  
• COMMS - 通信
  
• DIS - 分布式交互仿真
  
• HLA - 高层架构
  
• WSF - 世界仿真框架
  
• XIO - 外部输入/输出
  

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