基于组件的软件开发方法在C3I系统仿真中的应用研究(2)

第10期

舒 振等:基于组件的软件开发方法在Cl系统仿真中的应用研究

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好的特性,如信息隐藏使得调用者不需要了解实现细节,而且使得对一个对象内部的修改不会影响其他对象。系统的可维护性很好,易于修改。但是面向对象技术还有许多不足,其中最显著的一点是一个对象若要与另一个对象交互,必须了解另一个对象的标志。而且若一个对象改变了标志,所有显式调用该对象的其他对象都要改变。面向对象的技术在使用对象时,会有数据不一致的副作用,例如A使用对象B,C也使用B,C作用于B的结果导致影响A,反之亦然。

基于组件的设计是在面向对象的软件开发方法的基础上逐渐发展起来的一种新技术。对于基于组件的设计和面向对象技术之间的关系有以下几种观点:

(1)基于组件的设计抽象了许多面向象技术的实现概念,是将面向对象技术应用于系统设计级上的一种自然的延伸。

(2)基于组件的设计是面向对象技术的一个简单化的版本,它注重封装性,但忽略了继承性和多态性。

(3)基于组件的设计是构造系统的体系结构级的方法,并且组件可以采用面向对象的方法很方便地实现组件。

这三种观点各有所长,都不全面,但对我们理解基于组件的设计和面向对象技术之间的关系却很有意义。基于组件的设计和面向对象技术之间的关系如表1所示。

表1 基于组件的设计和面向对象技术之间的关系表

基于组件的设计

面向对象技术

目标应用程序间的更大范围的组件应用程序内的更大行为的重用的重用

基本关系请求/响应的关系行为的继承关系重点组件接口不变

可扩展的类的层次关系

最终目的

应用程序具有定义良好的接口,应用程序通过对象、类的层次关可以很容易地替换其中的组件

系的扩展来改变行为

2 基于组件的C3

I系统仿真环境

2.1 基于组件的开发在C3I系统仿真中的应用

C3I系统具有指挥层次多、频域范围广、系统复杂等特点,对C3I系统的建模和仿真也是一项极为复杂的系统工程。因此在C3I系统建模仿真过程中,应尽可能地利用现有的研究成果,将已有的各种仿真模型组装起来建立仿真系统,是克服复杂大型系统仿真困难的有效途径。

基于组件的开发就是将软件开发看成一个组装过程,其对传统的软件开发产生了重大的影响,大大提高了软件的开发效率,于是我们考虑将组件化的开发方法引入到C3I系统的建模仿真中。

基于组件的C3I系统建模仿真方法可以看成是一个以组装为主的开发过程,即按照C3I系统领域确定系统所需的可复用仿真模型组件,根据仿真系统的特殊要求对构架和组件进行特化,并开发系统的专用组件,然后将领域构架、领域组件和系统专用组件组装成一个完整的系统。其中,仿真领域分析通过收集C3I系统仿真领域的相关领域知识、领域专家经验和现有系统的技术资料,产生领域构架和对该领域可复用仿真组件的需求;仿真组件开发实现可复用的仿真模型组件的开发;仿真组件测试对开发的仿真模型组件进行功能测试;仿真组件提交根据一定的检验标准和管理制度,把可复用组件提交到仿真模型组件库;仿真系统开发从具体仿真应用的问题域和用户需求

出发,开发专用组件,与领域构架和组件一起进行系统组装,最终产生仿真系统。

基于组件的C3I系统建模仿真能够提供许多优势,这是其他建模仿真所没有的:

(1)减少复杂性。开发仿真系统将集中在一个或多个小的组件上面,从而减少了问题域,降低了管理风险。

(2)为仿真系统并行开发提供了机会。工程边界定义了稳定的组件定义,从而支持仿真系统并行开发。

(3)提高了灵活性。组件满足一定的需求,能够重用,支持新的仿真系统开发。

(4)减少仿真系统测试。组件方便了单元测试,支持过程测试。

鉴于基于组件的C3I系统建模仿真方法的种种好处以及实际工作的需要,我们开发建立了基于组件的C3I系统建模仿真环境,在环境中建立了C3

I系统仿真组件模型规范。该规范定义了仿真模型和仿真环境的接口协议,使满足协议的模型能够无缝地嵌入到仿真环境中。只要模型接口保持不变,模型可以方便地升级和修改,实现了仿真模型的“即插即用”,大大提高了C3I系统的开发效率。2.2 仿真环境基本结构

仿真环境提供一种图形化的编辑环境,将基本的模型组合成一个仿真工程项目。仿真环境可对模型和仿真任务进行配置,对仿真过程进行控制和管理。仿真环境的基本结构如图1所示。

图1 仿真环境的结构

仿真环境由以下部分组成:(1)模型编辑器;(2)可视化编辑器;(3)模型库管理器;(4)仿真实验管理器;(5)仿真引擎;

(6)仿真运行支持子系统。

模型编辑器用于建立仿真系统的描述模型。模型可以采用Petri模型、排队模型等。模型的开发语言可以采用VC,VB等高级语言。

可视化编辑器是集图形和文本编辑于一体的可视化集成编辑环境,用于将基本的模型组件集成到仿真环境中,并对模型进行初始化配置。

仿真模型库存放着基本模型组件。模型库管理器负责类库的维护,包括类库中类的删除、加入、拷贝等,并可以帮助用户在模型库中加入新的模型,删除废弃的模型,对模型的存储进行管理。

仿真实验管理器实现仿真环境的配置和管理。在仿真运行中,仿真实验管理子系统是用户与仿真器交互的中介。仿真实验管理器可以对仿真实验进行配置,并可接受用户的命令,

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