概念模型到框架代碼自動生成技術(shù)研究

段世梅　劉晶晶　孫倩

摘 要：針對在傳統(tǒng)的編程工作中，編程人員根據(jù)系統(tǒng)的詳細設(shè)計，手動實現(xiàn)系統(tǒng)的框架代碼這一問題，展開了對概念模型到框架代碼自動生成的研究。文章并以某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)想定為例，進行了功能分析和用例描述，并用UML/RUP建立了靜態(tài)模型和動態(tài)模型，最終由靜態(tài)模型自動生成Visual 6.0環(huán)境下的框架代碼，并對框架進行了測試。實驗表明該方法能夠保證概念模型與框架代碼的一致性，并且節(jié)約了編程時間，提高了編程效率。

關(guān)鍵詞：概念模型；空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)；UML/RUP；框架代碼；自動生成技術(shù)

1 概述

概念模型用一套具有語義精確、語法規(guī)范、易于理解的技術(shù)框架來描述軍事行動。在傳統(tǒng)的編程工作中，編程人員根據(jù)系統(tǒng)的詳細設(shè)計（其實是概念模型的一種表現(xiàn)形式），手動實現(xiàn)系統(tǒng)的框架代碼。這種方法在代碼的擴展性、移植性上表現(xiàn)出不足。具體表現(xiàn)為，當系統(tǒng)的想定的改變時，框架代碼不能很好的實現(xiàn)聯(lián)動而保持與想定的一致性。那么，如何把作戰(zhàn)想定模型一致地轉(zhuǎn)換成編程人員所需要的框架代碼，文章以某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)想定為例，運用Rational統(tǒng)一過程（RUP）對仿真系統(tǒng)進行開發(fā)，完成了空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)框架的構(gòu)建。

2 概念模型描述及系統(tǒng)功能分析

2.1 概念模型描述

概念模型是指在通用的語義語法下，對任務(wù)、實體、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、行為、交互等通用知識的一致性描述，是對真實世界行動的第一次抽象，它獨立于仿真實現(xiàn)。

概念建模過程分為概念獲取、概念描述、概念建模和概念模型表示四個階段，具體過程如圖1所示[1]。將概念模型的開發(fā)劃分為兩個階段，不但有適應國情的技術(shù)意義，更重要的是，它是完成軍事人員與技術(shù)人員的溝通與知識傳遞的工程設(shè)計，是系統(tǒng)工程思想在模型開發(fā)活動中的具體體現(xiàn)。

2.2 仿真系統(tǒng)功能分析

文章對某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)的想定是：紅方由若干架飛機，每架飛機各攜帶航炮，炸彈，導彈等多種作戰(zhàn)武器；藍方由2架飛機組成。其中，紅藍方飛機都可以使用機載雷達對對方進行探測，紅方編隊探測數(shù)據(jù)可以融合并根據(jù)探測情況選擇合適的武器對目標實施打擊，當藍方遇襲時可以使用武器進行對抗[2]。由于編隊作戰(zhàn)復雜、武器種類多，還要能根據(jù)所探測的目標特性，優(yōu)化對機載武器的運用決策，所以，要求構(gòu)建的仿真系統(tǒng)具有可擴展性和重組功能。

3 基于UML/RUP的仿真系統(tǒng)模型設(shè)計及實現(xiàn)

3.1 UML/RUP介紹

統(tǒng)一建模語言（United Model Language，UML）是一種符號，是一種通用的面向?qū)ο蟮目梢暬ＵZ言[3]。UML通過建立各種類、類之間的關(guān)聯(lián)、類/對象怎樣相互配合實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)行為等成分來組建整個模型。UML提供了各種圖形把模型元素及其關(guān)系可視化，讓人們可以清楚容易地理解模型。文中用到的圖形主要有用例圖、類圖和活動圖。

3.2 用例描述

用例圖描述的是外部參與者所理解的系統(tǒng)功能[4]。以紅方編隊長機為例，圖2給出了紅方編隊長機的用例模型，明確了該長機需要具備的參數(shù)初始化設(shè)置、攜帶武器屬性設(shè)置、武器的發(fā)射、對本編隊僚機的指揮及仿真信息動態(tài)顯示等功能。

3.3 靜態(tài)模型及動態(tài)模型的建立

3.3.1 靜態(tài)模型

靜態(tài)模型能很好地反映作戰(zhàn)實體類之間的關(guān)系，靜態(tài)視圖由類和類之間的相互關(guān)系構(gòu)成，靜態(tài)視圖以類為中心，因此一般也稱為類圖。

某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)想定中紅方編隊的靜態(tài)模型組成如圖3所示，對應的靜態(tài)模型類視圖如圖4所示?？招募^指向表示泛化關(guān)系，菱形箭頭指向表示聚合關(guān)系。對于指揮艦節(jié)點，Aircraft 是飛機基本類，LeadAircraft（長機類）、WingAircraft1（僚機1類）和WingAircraft2（僚機2類）是繼承Aircraft的子類，它們之間是繼承關(guān)系。其他實體類如機載雷達類、攜帶武器類都是構(gòu)成長機的功能個體，可在長機中有一個或者多個實現(xiàn)，因而與LeadAircraft類是聚合關(guān)系。

3.3.2 動態(tài)模型

活動圖用于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模。圖5為某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)想定中紅方編隊的活動圖，紅方編隊長機的動作依據(jù)目標搜索狀態(tài)而定，僚機無通報時進行普通搜索，有通報時進行重點搜索。當發(fā)現(xiàn)目標后需要進行數(shù)據(jù)融合、威脅判斷，進而做出攻擊或防御決策，直至紅發(fā)編隊成功擺脫威脅或藍方編隊飛機被擊沉，仿真結(jié)束。

3.4 框架代碼的自動生成及校驗

以某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)想定為例，在Rational Rose開發(fā)環(huán)境中，運用UML語言，建立了紅方編隊靜態(tài)模型（如圖5所示）。由該靜態(tài)模型自動生成Visual C++ 6.0編譯環(huán)境下的框架代碼，生成過程視圖如圖6所示，生成的框架代碼類視圖如圖7所示，測試校驗視圖如圖8所示。

4 結(jié)束語

文章闡述了軍事概念建模的原理及方法，運用統(tǒng)一建模語言UML，對某空空編隊聯(lián)合作戰(zhàn)想定進行了可視化建模分析，建立了用例模型、結(jié)構(gòu)模型（靜態(tài)模型）和行為模型（動態(tài)模型），增強了仿真系統(tǒng)開發(fā)過程中的可讀性和維護性。在此基礎(chǔ)之上，利用Rose完成了框架代碼的自動實現(xiàn)，并完成了測試和校驗，為系統(tǒng)的最終實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。通過實驗表明，該方法克服了傳統(tǒng)開發(fā)模型不可回溯性的缺點，保證了概念模型與框架代碼的一致性，并節(jié)約了編程時間，加快了工作進度。

參考文獻

[1]胡斌，常青.軍事概念模型建模實踐分析與研究[J].系統(tǒng)仿真學報，2008，20（12）.

[2]梁軍，石劍琛.網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)——指揮控制中樞的革命[J].中國艦船研究，2007，2（1）：63-66.

[3]吳建，鄭潮，汪杰.UML基礎(chǔ)與Rose建模案例[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[4]梁向陽，康鳳舉，鐘聯(lián).基于RUP的C4ISR體系結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].微計算機應用，2007，28（12）：2922-1296.

作者簡介：段世梅（1984，4-），女，漢族，甘肅省白銀市人，碩士，工程師，主要研究領(lǐng)域為飛行仿真技術(shù)。