摘 要： 基于機(jī)載武器管理系統(tǒng)的基本工作原理和應(yīng)用軟件工程中面向?qū)ο?/a>的思想方法,、模塊化建模理論,，對機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真技術(shù)進(jìn)行了深入研究,。設(shè)計(jì)了機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)總體方案，提出了仿真軟件開發(fā)的主要技術(shù)途徑和工程實(shí)現(xiàn)手段,。結(jié)果表明,，仿真系統(tǒng)不僅能很好地管理和控制各型武器，而且還具有開放性,、融合性,、可持續(xù)性。

　　關(guān)鍵詞： 機(jī)載武器管理系統(tǒng)；面向?qū)ο?；仿?/p>

0 引 言

　　機(jī)載武器管理系統(tǒng)作為瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和機(jī)載武器的連接橋梁,，其發(fā)展經(jīng)歷了從無到有，從簡單到復(fù)雜,，從模擬式到數(shù)字式的發(fā)展過程,。在現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境下，為了執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務(wù),，飛機(jī)必須能攜帶多種類型的作戰(zhàn)武器及其他外掛物,，各種新的懸掛物也不斷涌現(xiàn)，如保形油箱,、保形吊艙,、高密度內(nèi)掛武器等[1]。懸掛物數(shù)量的增多和性能的提高曾被視為增強(qiáng)飛機(jī)戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要途徑,。如何管理和控制眾多的外掛物,，始終是機(jī)載武器管理系統(tǒng)面臨的重要問題。利用現(xiàn)代仿真技術(shù)進(jìn)行機(jī)載武器管理系統(tǒng)控制機(jī)理,、邏輯控制算法,、架構(gòu)設(shè)計(jì)、性能評估及信號檢測機(jī)理等方面研究,，不僅能節(jié)省巨大的財(cái)力,、物力，而且可追蹤機(jī)載武器管理系統(tǒng)的發(fā)展,，進(jìn)行先進(jìn)機(jī)載武器管理系統(tǒng)概念化研究,。為了適應(yīng)新時(shí)期裝備發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要,，本文對機(jī)載武器管理系統(tǒng)的仿真技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法等有關(guān)問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究,，取得了一定的進(jìn)展，并為后續(xù)工作打下了一定的基礎(chǔ),。

1 機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)總體方案

　　根據(jù)AWCS的功能需求,，機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真系統(tǒng)硬件平臺的總體架構(gòu)主要由外掛物管理處理機(jī)仿真器、掛架接口單元仿真器,、懸掛物掛點(diǎn)仿真器（兼航炮仿真器）,、航電系統(tǒng)仿真器、局域網(wǎng)等組成,。各仿真節(jié)點(diǎn)在統(tǒng)一的仿真時(shí)鐘控制下協(xié)調(diào)工作,。外掛物管理處理機(jī)仿真器是整個(gè)仿真系統(tǒng)的管理中心，一方面控制仿真的啟動,、暫停,、復(fù)位與時(shí)間協(xié)調(diào)，完成仿真關(guān)鍵數(shù)據(jù)的記錄，同時(shí)作為外掛物管理處理機(jī)功能仿真結(jié)點(diǎn),，負(fù)責(zé)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的其他仿真結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸,、轉(zhuǎn)發(fā)和自身的模型解算等工作。掛架接口單元仿真器用于模擬產(chǎn)生各類懸掛裝置和相關(guān)接口信號,。懸掛物掛點(diǎn)仿真器用于模擬產(chǎn)生懸掛物的相關(guān)接口信號,。航電系統(tǒng)仿真器用于模擬產(chǎn)生其他航電系統(tǒng)的相關(guān)接口信號。

　　機(jī)載武器管理仿真系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng),。對于這樣復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā),，應(yīng)該按照軟件工程的方法，采用自頂向下（top-down）和自底向上（bottom-up）相結(jié)合的技術(shù)路線：一方面,，在已經(jīng)明確研究對象和研究目標(biāo),、自頂向下地分析機(jī)載武器管理仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次和概念模型的前提下，進(jìn)一步細(xì)化系統(tǒng)各個(gè)模塊間的功能關(guān)系,。另一方面,，立足當(dāng)前，講究實(shí)效,，從基本算法和模型開始,，首先實(shí)現(xiàn)基本仿真對象以組成最低限度仿真模型，讓機(jī)載武器管理系統(tǒng)“動”起來,；然后,，開發(fā)功能模型相關(guān)的其他對象，根據(jù)各分系統(tǒng)的功能關(guān)系進(jìn)行集成以構(gòu)建出完整的機(jī)載武器管理仿真系統(tǒng),；最后,，對軟件進(jìn)行嚴(yán)格測試以提高其可靠性。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn),，在軟件開發(fā)的過程中,，應(yīng)著重利用面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)方法的重要特性——封裝性、繼承性和多態(tài)性,，來提高軟件的模塊化程度,、可重用性、可擴(kuò)充性,、可理解性[2],。

　　圖1是仿真系統(tǒng)軟件總體邏輯結(jié)構(gòu)。它由仿真管理程序模塊,、初始參數(shù)設(shè)置模塊,、懸掛物管理處理機(jī)（SMP）仿真模塊、懸掛物掛點(diǎn)仿真模塊,、掛架接口單元仿真模塊,、航電系統(tǒng)仿真模塊,、網(wǎng)絡(luò)通信模塊等組成。

2 機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真軟件的開發(fā)和設(shè)計(jì)

　　2.1 仿真系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)

　　2.1.1 對象的劃分原則

　　從面向?qū)ο蠼５慕嵌葋碚f,，對機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真建模的實(shí)質(zhì)是對象的選取及對象間的消息傳遞,。對象的選取不是唯一的，從模型抽象為對象,，應(yīng)基于3個(gè)原則：一是用人的認(rèn)識思維方式確定對象,，分離整個(gè)系統(tǒng)的概念或組成；二是對象間的信息傳遞應(yīng)該容易被認(rèn)識和描述,；三是對象群體對整個(gè)仿真目標(biāo)的可構(gòu)建能力要強(qiáng),。機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真軟件將由眾多對象構(gòu)成，對象與對象之間的關(guān)系也不相同[3-4],。

　　2.1.2 仿真系統(tǒng)對象的劃分

　　根據(jù)對象的抽象原則和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),，將仿真系統(tǒng)劃分為以下對象：懸掛物管理處理機(jī)對象、發(fā)動機(jī)油門桿對象,、飛機(jī)駕駛桿對象,、起落架對象、武器操縱板對象,、其他航電系統(tǒng)對象,、外掛武器接口對象、掛架接口對象,、平顯對象,、開關(guān)量對象、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換對象等,。

　　2.1.3 仿真系統(tǒng)的類層次設(shè)計(jì)

　　傳統(tǒng)的仿真軟件通過功能模塊的組合實(shí)現(xiàn)仿真功能,。各模塊間按過程來進(jìn)行信息交換，在多數(shù)的高級語言中是通過函數(shù)調(diào)用的方式來實(shí)現(xiàn)的,。

　　面向?qū)ο蟮臋C(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真軟件不能完全脫離傳統(tǒng)仿真中的物理概念,，即由功能模塊構(gòu)成。但在封裝上與傳統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法不同,，面向?qū)ο蟮臋C(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真軟件通過多層次封裝來完成一定的仿真任務(wù),。因此，機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真軟件程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何進(jìn)行類層次設(shè)計(jì)[5-7],。

　　⑴ 類層次設(shè)計(jì)

　　在不同層次上對仿真軟件進(jìn)行類封裝,，一種是基于仿真平臺的各功能模塊進(jìn)行封裝構(gòu)成仿真層（模塊層）,，另一種是把平臺看成物理系統(tǒng)對象（系統(tǒng)層），平臺由各種實(shí)際物理系統(tǒng)構(gòu)成,，各系統(tǒng)在物理上存在著明確而且直觀的信息交換,。在該層次上進(jìn)行類封裝的優(yōu)點(diǎn)不僅是與人們認(rèn)知真實(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識相同，使人容易認(rèn)識，而且按照物理系統(tǒng)進(jìn)行類封裝時(shí),，一個(gè)物理系統(tǒng)可由其他對象構(gòu)成,，是可分的，不必是唯一的一個(gè)類,。

　?、?仿真系統(tǒng)的類層次設(shè)計(jì)

　　對于仿真系統(tǒng)的類層次設(shè)計(jì)，首先在功能模塊層上建立封閉的模塊類,，如開關(guān)量類,、顯示類、外掛武器接口類,、起落架類,、武器控制板類、其他航電系統(tǒng)類,、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換類等,；然后建立仿真系統(tǒng)層類。雖然仿真中只是模擬了上述各系統(tǒng)的功能,，但在物理上是單獨(dú)的實(shí)際物理系統(tǒng),。總之,，在進(jìn)行仿真系統(tǒng)的開發(fā)時(shí),，不是按單一的類層次進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是使用了3種類層次,。這樣做的好處是,，對于操作人員使用實(shí)際物理系統(tǒng)對象層很方便，而當(dāng)仿真任務(wù)需求發(fā)生改變時(shí),，可以把仿真系統(tǒng)對象層拆散再組合,，又具有很強(qiáng)的靈活性。仿真系統(tǒng)的類層次樹狀結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

　　2.2 仿真系統(tǒng)軟件程序開發(fā)

　　對所建立的各模塊的模型,，分別封裝成相對獨(dú)立的類，在這些類群的基礎(chǔ)上,，根據(jù)它們在系統(tǒng)中的作用,，在求解模型過程中調(diào)用這些類。程序開發(fā)過程中充分利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝特性[8-10],。

　　2.2.1 類的建立

　　結(jié)合C++語言中類的聲明特點(diǎn),，設(shè)定飛機(jī)的機(jī)型為Plane，根據(jù)前面劃分的對象,，建立相應(yīng)的類如下：CInitSelWCS,、CPlaneWCS,、CPlaneWeapon、CPlaneLauncher,、CPlaneUndercarriage,、CPlaneDisplay、CPlaneControlPanel,、CPlaneCommu等,。

　　把用于信息傳遞的對象聲明為如下相應(yīng)結(jié)構(gòu)：DoubleTable、SingleTable,、WCSState,、WeaponState、WCSControl,、InitDataWCS等,。

　　2.2.2 程序框架設(shè)計(jì)

　　使用Visual C++6.0作為開發(fā)工具，充分利用C++語言的面向?qū)ο蟮奶匦?，建立一個(gè)工程名為WCS的基于MFC的單文檔/視窗程序,。

　　⑴ 流程圖

　　程序開發(fā)的流程圖如圖3所示,。

　?、?主要的類

　　①CWCSView

　　該視圖類由CFormView類派生而來,，主要完成人機(jī)交互的工作,，包括機(jī)型選擇、初始化機(jī)載武器管理系統(tǒng)狀態(tài)控制量,，以及輸出機(jī)載武器管理系統(tǒng)狀態(tài),。比如，使用WcsPanel=new CPlaneControlPanel來初始化控制量,。

　　機(jī)載武器管理系統(tǒng)狀態(tài)的初始化是通過接受來自對話框CInitSelWCS的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的,。

　　②CInitSelWCS

　　該類由話框類CDialog派生而來,，用于初始化狀態(tài),，包括外掛配置和機(jī)載武器管理系統(tǒng)各操縱機(jī)構(gòu)狀態(tài)設(shè)置。

　?、跜WCSDoc

　　該文檔類主要完成原始數(shù)據(jù)的存取,。由于數(shù)據(jù)比較多，故數(shù)據(jù)的管理使用結(jié)構(gòu)WCSInitData,，語句如下：

　　WCSInitData=new InitDataWCS;

　　在InitDataWCS類的構(gòu)造函數(shù)里把所有數(shù)據(jù)一次性讀入內(nèi)存中,，保證實(shí)時(shí)性；同時(shí)動態(tài)生成數(shù)據(jù),，內(nèi)存中只有飛機(jī)機(jī)載武器管理系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù),，節(jié)約計(jì)算機(jī)資源。

3 仿真結(jié)果

　　采用該仿真系統(tǒng)進(jìn)行一系列的武器管理和控制實(shí)驗(yàn),，結(jié)果表明,，該仿真系統(tǒng)不僅能很好地管理和控制各型武器，而且還具有開放性,、融合性,、可持續(xù)性。

4 結(jié)論

　　本文應(yīng)用軟件工程中面向?qū)ο蟮乃枷敕椒?、模塊化建模的理論,，以及機(jī)載武器管理系統(tǒng)的工作原理，對機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì),、實(shí)現(xiàn),、編程、集成和測試進(jìn)行了較深入的研究,。主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究：

　?、?通過分析得出機(jī)載武器管理系統(tǒng)的控制機(jī)理，建立了相應(yīng)的仿真模型,；

　?、?根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，研究了機(jī)載武器管理系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)的總體方案,，對系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分,，闡述了各主要模塊的功能，分析了仿真軟件開發(fā)的主要技術(shù)途徑和實(shí)現(xiàn)手段,；

　?、?使用面向?qū)ο蟮姆椒ň幹屏朔抡孳浖治隽朔抡孳浖_發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù),，如在不同操作層上建立仿真對象,，并對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了理論上的分析和探討。

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