基于HLA的物流运输车辆调度监控系统的开发

薛虹飞 彭 娟

[摘要]随着计算机技术和网络技术的飞速发展，计算机仿真技术和虚拟显示仿真广泛地应用于各个领域。基于HLA的物流运输车辆调度监控系统的开发依据联邦开发和执行过程模型对这个系统的特点，功能，结构和开发流程等做了详细说明，提出具体的实现步骤。着重介绍该系统的对象模型模板、对象类、交互类及其属性、参数的设计以及对各联邦成员之间的信息交互进行设汁。

[关键词]仿真高层体系结构联邦设计GIS

中图分类号：TN99文献标识码：A文章编号：1671--7597(2009)1020031—01

一、HLA简介

HLA是美国国防部提出的为复杂系统建模与仿真提供的公共技术支撑框架，它由联邦＼联邦成员规则、对象模型模板、运行支撑环境、借口规范等组成。在HLA中，为实现某种特定的仿真目的而组织到一起，并且能够彼此进行交互作用的仿真系统、支撑软件和联邦对象模型构成了一个联邦；所有参与到一个联邦中的应用系统被称为联邦成员，实际上，联邦成员还包括联邦成员管理器、数据收集器、真实的实体代理仿真或隐形观察器等。联邦成员由若干相互作用的对象构成，对象是联邦的基本元素。

(一)HLA规则

HLA规则中规定了所有联邦及其成员必须符合的要求，表述HLA中各个部件的功能划分和逻辑关系，体现了HLA的基本构思和原则。HLA规则既规定了一个联邦必须满足的要求，又规定了一个联邦成员必须满足的要求。

(二)RT1接口规范

RTI，即Tun-time Infrastructure，运行时间支撑系统。RTI是遵循接口规范的一个软件，但其本身并不是规范的组成部分。RTI按照HLA的接口规范标准进行开发，提供了一系列用于仿真互联的服务，是HLA仿真系统进行分层管理控制，实现分布仿真可扩充性的基础，也是进行HLA其他关键技术研究的立足点。

(三)对象模型模板ONT

HLA是一个开放的体系结构，其主要目的是促进仿真系统间的互操作性，提供仿真系统以及不见的重用能力。因此，HLA要求采用对象模型来描述联邦及联邦中的成员。该对象模型描述了联邦在运行过程中需要交换的各种数据及相关信息。对象模型可以用各种形式来描述，但是在HLA中规定了一种统一的表格描述方法——对象模型模板(Objuct Model Template，OMT)来规范OM的描述。

(四)HLA的特点

HLA是分布交互仿真的高层体系结构，它最显著的特点是通过提供通用的、相对独立的支撑服务程序，将应用层同低层支撑环境分离，从而可以使各部分相对独立的进行开发，最大程度的利用各自领域的最新技术来实现标准的功能和服务，适应新技术的发展。同时，HLA可实现应用系统的即插即用，易于新的仿真系统的集成和管理，并能根据不同的用户需求和不同的应用目的，实现联邦的快速组合和重新配置，保证联邦范围内的互操作和重用。

二、车辆调度监控系统的开发

(一)系统想定

当货物运输车在路途中行驶时，车载单元通过GPS模块接收GPS卫星发来的定位数据，并将数据处理后传送至车辆监控中心。监控中心通过GIS将车辆的位置显示在电子地图上。客户可以通过GIS显示屏查询已知编号车辆的位置及其他信息。如果车辆在行驶过程中遇到紧急情况，如交通堵塞等，需要及时向车辆监控中心传输报警信息。同时，监控中心可以随时跟踪各个车辆当前的位置，因而车辆调度员可根据配送中心发送的运货信息的变化，将行进中的车辆动态的调配到比原计划更加需要该货物的地方去。

(二)联邦开发

使用HLA中的开发工具FOM和SOM定义系统中的联邦成员。FOM是联邦中代表真实世界的对象类的集合，对象中相互映像的交互类的集合，代表了真实世界的详细程度。SOM是单一联邦成员的对象模型，它描述了联邦成员可以对外公布或订购的对象类、对象类属性、交互类、交互参数的特性，这些特性反映了成员在参与联邦运行时所具有的能力。

1、FOM中对象类与交互类的设计

在HLA中，对象类是指参与联邦交互的对象实例所属的类，成员间的交互操作既可以通过更新、反射对象类属性来完成，也可以通过发送、接收交互实例来实现。对象类由对象属性组成，交互类由交互参数构成。

2、SOM的设计

本文所要仿真的系统为上述车辆监控系统模型。在仿真系统中，共有五个联邦成员，分别是车辆、配送中心、车辆监控中心、GIs显示屏和客户。各个SOM的公布、订购关系如表1所示：

(三)运输车辆调度监控系统体系结构

在车辆调度监控系统运行中，RTI相当于是一个实现特定目的的分布式操作系统，联邦成员之间不进行直接交互通信，而是通过时间运行支撑环境RTI来实现，各联邦成员只与客户机上的RTI进行交互。当仿真实体的状态发生变化时才发送信息给需要这些变化信息的仿真成员，联邦成员与RTI之间通过请求和提供一系列服务的方式来实现交互。

(四)物流车辆调度监控系统流程

物流车辆调度监控系统流程图显示的是整个应用程序的逻辑关系，其中调度中心消息处理、监控中心消息处理、车辆消息处理和GIS屏幕消息处理之间并不存在严格的先后顺序，都是以事件驱动机制的，即先发送交互的成员消息先处理。

三、车辆调度监控系统的开发工具

由于物流车辆监控系统是个复杂系统。存在大量货物运输车与监控中心、调度中心之间的信息传递与交互，如调度监控中心需要车辆改变目的地、合理利用返回空载车辆，监控中心需要车辆遇险报警以及紧急通知等等。因此本文使用了已经发展成熟的GIS技术和GPS技术。本系统的仿真实体模型开发采用MultiGen Creator 3.3，FOM／SOM的设计采用Visual OMT1516。从而实现了三维模型的建立与仿真对象模型模板的设计：实体模型驱动采用Vega Prime(简称VP)，RTl支撑环境采用pRTll516。

四、结束语

运输是物流不可缺少的环节，运输的合理化在物流管理中十分重要。由于物流管理的目的是在总成本最低的条件下，满足既定的客户服务水平，按质按量地把所有需要的东西运到所要求的地方，对运输服务提出了更高、更苛刻的要求。而物流的运输系统常常需要考虑交通堵塞、路径选择、能源危机、成本控制等各种因素，设计到众多复杂的数学模型，在实际应用中难于有效运作，于是有必要建立一个有效的运输车辆调度监控系统井对车辆调度人员进行教学和培训。通过对运输调度过程的仿真，调度人员对所执行的调度策略进行检验和评价，就可以采取比较合理的调度策略：而且不同的调度人员运行仿真系统时，运输成本等系统参数会不同，从而以此评判调度人员的调度水平。