A FSIM是一个通用的建模框架，由美国空军研究实验室（AFRL）开发和维护，能够构建典型的虚拟威胁环境和相关模型。为了获得政府和整个行业的认可，AFRL不仅构建了功能强大的产品，而且还免费向认证的用户提供软件，源代码和培训。迄今为止，AFRL已将AFSIM许可发给超过275个政府、行业和学术组织，并为1200多个用户提供了培训。AFRL的软件开发、发行、支持和治理的总体方法可以作为鼓励未来免费软件产品广泛采用的模型。

构建现实世界系统的逼真的数字模型的时代已经到来。美国众议院武装部队战术空军和陆军小组委员会最近为2020财年国防授权法案起草了指示 材料，指示美国国防部长向委员会作简报，解释“F-35计划如何实施F-35系统企业的数字孪生技术”。

为了使F-3 5和其他武器系统的“数字孪生”成为主流，美国国防部（DoD）必须拥有有效、可用、负担得起且相对易于使用的建模框架。AFRL的仿真、集成和建模高级框架（AFSIM）是基于C++的模块化、面向对象、多领域、多分辨率的建模和仿真工具。作为一种军事模拟的框架，AFSIM侧重于分析，实验和作战，这几个方面都取得了明显进展。AFSIM用户社区已经涵盖275个组织（包括美国军方的所有分支机构）的1200多名受过培训的用户，以及其他美国政府机构、行业、学术界，包括美国的主要盟友。这个广泛的用户社区已经广泛使用AFSIM来评估和比较各种武器系统概念，针对最有前途的概念完善操作采购策略，并最终为AFRL和整个国防部内的武器系统投资决策提供信息。AFRL正在采取的措施步骤，目标是使得AFSIM在国防领域能够像MATLAB在学术界一样普遍应用和发展。

AFSIM迄今为止已经花费了5000万美元的投资，今后每年又有600万美元的投资，这并不是一个便宜的框架。在2003年至2013年之间，波音公司向所谓的网络使能系统分析框架（AFNES）投资了约3500万美元的独立研究与开发（IR＆D）资金，这是波音公司用来模拟威胁综合防空系统（IADS）的。AFRL当时对政府可用的专有，僵化的建模与仿真工具感到沮丧，因此AFRL在2011年 进行了可用工具的技术选型，选择AFNES作为其多域作战空间分析、多目标决策/权衡和技术建模与仿真工作的首选框架。在2013年，波音公司将AFNES无限地转让给AFRL，AFRL随后将其更名为AFSIM。

AFSIM名称中的“AF”不代表空军。这反映了AFRL的信念，即AFSIM不仅应该是空军的内部工具，还应该是在整个国防建模与仿真社区中广泛使用的通用框架。这种命名选择也表明AFSIM不仅仅是模拟飞机的框架。它被设计为一个多域平台，这意味着它可以对陆、海 、空和空基平台进行建模，从而使建模人员可以包括潜艇，海军舰艇，坦克，飞机，直升机，卫星甚至网络如果需要，可以在同一模拟中使用代理。

从一开始，AFSIM就被视为一个开放系统，利用“即插即用”模块来克服早期框架的扩展和兼容性约束。这种模块化方法允许建模者（而不是AFSIM程序员）为模拟中使用的模型确定适当的保真度（即模拟基础物理的程度）。同样，用户可以调整每个平台的保真度，以 满足其特定的仿真需求。例如，飞机模型的逼真度可以在沿着预定义矢量移动的空间点与基于虚拟驾驶舱控制的位移改变速度，方向，高度等的完整六自由度模型之间变化。

AFSIM的模块化结构使AFRL可以在两个安全分类级别上分发代码，用户可以通过添加其他软件模块来适应其特定的安全要求。AFRL提供了该代码的非密和秘密两种变体。两种变体之间的主要区别只是所包含模型的数量、类型和保真度。要获得软件的秘密版本，承包商 还必须提供最新安全认证。秘密版本还标配了国家航空航天情报中心（NASIC）批准的许多威胁系统模型，以及国家地理空间情报局（NGA）数字地形高程数据（DTED）模型。最终用户可以添加自己的模块，以合并其他感兴趣的平台模型以供其专用。由于AFSIM固有的军事用途，这两种变体都受《国际武器贸易条例》（ITAR）的限制，这意味着个人和组织可能因未经授权而发行或导出软件而受到罚款或起诉。由于这些限制，在AFRL可以向其发布AFSIM之前，学术机构必须具有经过批准的ITAR兼容环境。尽管有此限制，学术用户的数量仍在增长。佐治亚理工学院，普渡大学，俄亥俄州，中央佛罗里达等大学已经是AFSIM主要研发应用组织成员。

AFSIM涵盖了广泛的军事 模拟功能，支持工程、交战、任务和战役等仿真级别的作战仿真实验。如图1。

图1 作战仿真层次

工程级仿真包括子系统与其他子系统的交互仿真，例如射频（RF）发射机与接收机交互以识别子系统级别的功能和限制仿真。

交战级仿真由直接的冲突战斗仿真组成，即在AFSIM环境下两个实体或平台之间的对抗。例如，蓝方（友）机和红方（敌）机之间的导弹对抗将构成交战水平模拟。

任务级仿真模拟一次出击或执行任务期间，几个小时之内，多架红方和蓝方飞机之间进行了一系列的战斗。这种模拟最多可以包含数千个实体。

战役级仿真扩展仿真的范围，可能会在较长的一段时间（即几天甚至几个月）内包括给定区域中的所有红方和蓝方平台。

AFSIM的开发重点主要在交战和任务层面，最近的开发进展已经将AFSIM扩展到中小规模的战役仿真。

当需要更全面地探索工程或完整的战役模型时，可以结合其他仿真建模工具，例如空军研究、分析和评估办公室使用的综合战场作战研究模型（STORM），可在较长的一段时间（即几天甚至几个月）内，模拟给定区域中的所有红方和蓝方平台，仿真规模可达数千个实体以上。

AFSIM使用户能够将仿真实验方案伸缩到适当的仿真层次，以更好地研究感兴趣的项目。每个更高级别的仿真在逻辑上都建立在较低级别的仿真上，以此创建更复杂的仿真，以便分析在较简单的仿真中可能不显著的系统间关键属性。例如，在交战级或任务级，消耗弹药和燃料储备的战斗效果可能不明显，而在战役级别模拟中，可能是最关键因素，是游戏规则的改变者。

AFSIM仿真规模的大小和复杂性的限制因素仅来自是计算机平台的存储、内存和计算能力，以及运行仿真所需的实际时间。

为了达到平台类型、保真度和仿真类型的灵活性，AFSIM使用四个架构元素（属性，元素，组件和链接）来描述仿真中的每个平台，如图2所示。

图2 AFSIM架构要素

（1）Attributes属性，包括常规数据，例如平台名称，类型和从属关系。该子元素可以扩展为包含诸如雷达，光学和红外签名数据之类的任务唯一信息，以确定飞机是否容易被敌方传感器检测到。

（2）Elements信息元素，包含驻留在平台上的数据，以及有关接收者如何感知这些数据的详细信息。对于飞机，这将包括将显示给飞行员的数据种类（即高度，速度，航向，雷达指示等），以及驱动这些显示的大量原始数据。

（3）Components组件元素，由直接控制平台行为的各种模型组成。这些模型描述了平台如何在时空中运动，感知周围环境，处理其收集的信息，与其他平台进行通信以及将其动能和非动能武器库用于敌对平台，以及执行各种其他任务。最后，Links元素协调平台上各个子系统之间的数据交换以及与其他平台的通信。与其他平台进行通信，并利用其动能和非动能武器库对抗对手平台，并执行其他各种任务。

（4）Links链接元素，协调平台上各个子系统之间的数据交换以及与其他平台的通信。与其他平台进行通信，并利用其动能和非动能武器库对抗对手平台，并执行其他各种任务。最后，Links元素协调平台上各个子系统之间的数据交换以及与其他平台的通信。

AFSIM同时支持虚拟和构造仿真。在构造模拟中，模拟操作员控制模拟系统，例如，红方和蓝方玩家均由计算机控制的军事战斗。在虚拟模拟中，需要由真正的操作员来控制模拟系统，例如飞行员驾驶飞行模拟器。AFSIM可以有构造地用于进行军事能力的多目标决策/权衡 大型空间探索，可能涉及成千上万以非实时方式执行的独特测试点。然后，可以将此类构造模拟活动的结果用于定义和执行实时运行的虚拟模拟，以调查较窄的交易空间（由构造模拟通知），以便在操作性飞行员参与下进行更集中的评估。这样就可以在构造仿真和虚拟仿真中使用相同的基础仿真模型，从而在两种环境中提供更一致的建模和分析。此外，AFSIM还可以链接到其他仿真或其他仿真器/仿真器，以提供真正的实时虚拟-构造（LVC）仿真功能。通过使用分布式交互式仿真（DIS）或其他受支持的通信协议，AFSIM可以与其他仿真或实时实验进行交互，以提供其他实体（虚拟和构造性），系统和子系统模型，威胁系统或其他可能的仿真功能。这使AFSIM可以通过附加功能来扩展和/或补充更大的仿真或实验环境。

AFRL已经采取了一些措施来扩大AFSIM的用户数量。首先，AFRL将产品赠送给政府和行业合作伙伴。根据谅解备忘录，可以轻松实现政府内部共享。但是，与行业合作伙伴共享软件最初被证明是棘手的，因为现有的合同机制仅允许与行业合作伙伴共享政府财产和信息，这是更大合同的一部分。

AFRL还选择在其俄亥俄州代顿的总部提供免费培训。AFRL当前提供两门课程：一门面向一般用户，一门面向代码开发人员。用户课程每月提供一次，而开发人员课程每隔一个月提供一次。参加者的唯一费用是与旅行有关的费用。免费软件和免费培训的结合使AFSIM对于可能被迫使用昂贵的现成商业（COTS）产品以及与许可证续期，专门培训和产品支持相关的经常性费用的组织非常有吸引力。

为了进一步达成协议，AFRL还选择为用户和开发人员提供框架和所有支持工具的源代码。该决定是由实验室自身对其他“黑匣子”软件工具的沮丧感所做出的，这些工具对工具如何将输入转化为输出的了解有限。AFRL认识到，提供源代码将使精明的用户可以自己查看每个AFSIM结果背后的逻辑，算法，方程式和相关假设。AFRL还意识到，访问源代码可以利用用户社区作为代码调试器，因为好奇的用户可能会深入源代码以了解异常结果，发现逻辑错误和错误的假设，可以在以后的软件更新中予以纠正。

AFSIM的主要用例之一是作为技术成熟的仿真平台。在过去的几年中，AFRL在使用AFSIM作为成熟的航空器自主性的试验台方面进行了大量投资。将AFSIM用作自治的模拟测试平台，为基础，应用研究和高级应用程序的开发，成熟和测试自治算法创建了一个统一的环境。事实证明，将AFSIM用作加速飞行器自主开发的虚拟试验台非常有效，以至于一些政府机构和行业合作伙伴也采用了AFSIM进行了类似的努力，包括国防高级研究计划局（DARPA），约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（ JHU APL），乔治亚理工学院（GTRI）和Leidos。AFRL还与空军生命周期管理中心（AFLCMC）和空军作战整合中心（AFWIC）合作，使AFSIM成为分析未来武器系统概念的替代品（AoA）的首选工具。此外，AFWIC已将AFSIM纳入其功能开发指南。AFRL还向其行业合作伙伴传达了AFSIM将成为评估其提案的关键工具。洛克希德·马丁公司最近宣布将向其AFSIM基础设施投资500万美元，这清楚地表明了行业正在倾听。开发AFSIM的前身的波音公司十多年来一直是忠实的用户。

AFRL认为国防部最终将通过使用AFSIM提前发现和纠正模糊的要求、无效的假设以及有缺陷的设计决策，减少进度延误和成本超支，最终收回投资。尽管存在一些缺陷，AFSIM已经为使AFSIM实用、可用、负担得起且易于使用而做出大量努力，增强了国防部“以模型为中心”的采购方法。

MSysModeler体系架构建模工具支持体系架构建模工程管理、视图管理、模型库管理、模型验证等功能。 支持 DoDAF2.0 装备体系建模、 模型验证。

基于B/S构建，支持各种操作系统平台。

采用组件-实体-系统架构设计，灵活易扩展。

提供完整的任务级模型系统，可仿真推演体系作战过程。

不断完善中的各品类仿真模型，易于扩展集成各专业仿真模型。

模型设计上，层次分明，接口清晰，吸取美、俄开源系统好的设计范式和惯用实现。

开发自动化程度高，采用整套自动化软件工程技术方法。

提供完整的基础信息支持，包括地理信息系统、气象 系统、标图 系统、文件数据库 系统、日志系统、调试设施系统等。

提供设计良好的数据操作和管理设施。

能够与想定 筹划分析、实验设计、Tacview、三维态势显示、评估分析优化等系统对接，形成完整的工具链。

接口开放，易于可与其它供应商提供的工具对接。

形态多样，可以动态链接库的形式嵌入到其它系统，也可以微服务的形式提供仿真推演和数据服务。

可提供C++ /C/C#/JAVA等多种程序语言接口，易于被各类系统集成使用。

组织内可开放源代码。

一次性密码本是古典密码学中的一种加密算法，以随机的密钥组成明文，且只使用一次。

HLA RTI多语言版，久经考验，完善易用。

可基于共享内存数据交换，提高效率。支持windows、linux。支持c++、c#、java三种编程语言。

提供配套服务器监视工具、成员框架代码生成工具、对象监视和记录工具、事件监视和记录工具等，形成全套解决方案。

没有运行执照限制。

可协助搭建系统基本框架，由专家带教新手。

SimNT本质上是一种消息中间件，采用 发布、 订阅工作模式。 消息中间件一般采用包括点到点、消息队列和发布 / 订阅三种工作模式。点到点摸式具有很强的时间和空间耦合性，使得通信灵活性受到很大限制。消息队列模式通过一个消息队列来传递消息，解决了通信双方时间和空间松耦合的问题，但不能实现消息消费者通信的异步，并且还存在服务器瓶颈和单点失效的问题，可靠性得不到保障。发布/ 订阅模型中发布者和订阅者通过主题相关联，双方不必知道对方在何处．也不必同时在线，实现了通信双方时间、空间和数据通信的多维松耦合。

  使用过程

（1） 定义接口类体系

可以构建复杂对象类体系，成员变量可以是基本类型，也可以是数组序列和词典映射，支持类继承。例如：

class 某个对象类 ~SomeObject int 整数型值 ~IntegerValue = 0      //整数成员变量，初始值为 0 double 双精度浮点型值 ~DoubleValue = 0.0 //双精度成员变量，初始值为 0.0 string 字符串型值 ~StringValue =”初始值 ” sequence<double> 双精度列表 ~DoubleList sequence<string> 字符串列表 ~StringList class 子类对象类 ~ChildObject : SomeObject sequence< 实体类 > 目标列表 ~EntList   //“实体类”是用户自定义类。 dictionary<string, 实体类 > 实体字典 ~EntMap //“实体类”是用户自定义类。 …

（2）调用 ISimStub 接口和实现 ISimCallback 接口

仿真客户端软件调用ISimStub接口功能，实现向服务器注册对象、注销对象、订阅对象和事件、发送事件、申请步进、获取仿真时间、退出仿真环境等功能。

仿真客户端需要实现 ISimCallback 接口，被仿真服务器回调，实现对象数据和事件数据处理的功能。如下图。

（3）桥接回放数据记录器（针对数据记录和回放需求）

回放数据记录器只需一次编程，即可同时实现数据记录和回放。能够处理数据结构复杂、数据量大的数据，单个磁盘文件可超过 4GB 。处理过程占用内存少，读写文件尺寸超过 4GB ，占用内存仍然固定在 100MB 以下。支持多线程，把传输、写入、读取数据等过程分解到多个线程中，在多核计算机上具有较高的性能。支持快速打开文件，快速跳转、移动数据帧。相比采用结构体数据存储方式，文件体积平均减少到 1/2 ～ 1/10 。支持压缩，在不明显影响记录读写性能的前提下，再减少文件体积到 1/3 ～ 1/5 。

（4）可嵌入或独立服务器

  成功案例

XX仿真系统、 XX机仿真系统、 XX训练仿真系统、二三维多机联动回放系统等。新手经过几个小时的学习即可进入开发状态，整体开发效率较高。

全球卫星影像数据，来源是全球卫星影像数据。采用瓦片地图服务（TMS）技术，内置标准HTTP协议，搭建地图软件和硬件服务，可以通过通用的浏览器软件访问地图数据服务。

可用于各种二维或三维电子地图的底图，可用于仿真系统、想定筹划分析系统、二维态势显示系统、三维态势显示系统等软件的电子地图背景。

一、简述

MBT文档生成工具极大提高文档工作效率。针对通用文档、产品研发工程文档、多格式输出、工程化管理等工作中的实际问题，提供完整的解决方案。特别增加了对GJB438B-2009 军用软件开发文档通用要求、GJB 438C-2021 软件开发文档通用要求标准的支持，可定制扩展其他文档标准支持。

 （一）通用文档

针对通用文档，主要支持解决下列问题：

（ 1）模板格式定制，支持各类公文行文格式定制，防止因文档格式调整变化导致的重新修改调整。

（ 2）团队协作人员之间文档样式、格式不统一，编辑、合并、分块工作耗费大量时间。

（ 3）表格制作、图形绘制工作量大，耗费大量时间。

（ 4）段落、插图、表格、题注、引用、目录、编号、页码、样式等文档要素要进行正确美观的格式调整和控制，耗费大量时间。

（ 5）文档内容多、格式复杂时，编辑、保存 Word文档都需要一定的等待时间。

 （二）产品研发工程文档

在产品研发工程中，典型的如软件工程领域，通常需要撰写实施方案、需求分析、软件设计、测试大纲、测试报告、验收大纲、用户手册等 ,文档撰写的工作量巨大。主要支持：

（ 1）内容丰富，能够体现整个工程大部分信息。

（ 2）专门的工程文档格式要求。

（ 3）同一项目中，文档之间联系紧密，有的内容要求一一对应，其中往往包括大量重复出现的信息。

（ 4）同一文档中，各章节之间，隐含了组成、从属关系信息。

（ 5）需要制作各种表格，绘制各种图形，包括各类 UML图。

（6）与源代码共存，方便版本管理。

（7）提供各种配套工具，包括语音朗读、文档 对比图文查重、错别字检测等。

 （三）多格式输出

针对实际工作对不同文档格式要求。例如：文档提交和打印要求使用 docx、 pdf格式，产品文档要求使用 html、 chm、 Qt帮助，演示汇报要求使用 pptx。实现文档一次撰写，多种格式输出。主要支持 docx、 pdf、 html、 chm、 qch、 pptx等格式输出。

 （四）工程化管理

解决 Word文件版本管理、内容比较、内容合并、内容恢复的难点问题。

解决 Word文档作为一个二制制格式，难以采用软件工程方法论和工具链，从而对文档开发实施工程化管理。

二、 关键技术

综合分析各类文档要素，构建文档模型，设计简洁的脚本指令描述文档，总体上易于阅读和编辑。略...

 （二） 文档表格化

略...

（三） 文档工程化

MBT工具是实现复杂大型文档撰写工程化管理的核心环节。文档模型化使文档变成了类似软件代码的文本文件，因此可以借鉴软件工程理念、应用成熟的软件工程工具链，实现文档撰写工程化，极大提高文档工作的效率。具体的环节和对应的工具主要有以下几种。

需求管理，采集提炼用户需求，形成需求条目文档，指导文档撰写。

文档设计，确定使用的文档模板和文档内容框架结构，划分文档内容模块，将文档块，分配到不同的项目组成员，分工协作开展工作。

版本管理，用SVN或GIT版本管理工具，管理文档各版本，包括不同人员在不同时间、不同地点撰写的文档版本。

版本比较和合并，使用BeyondCompare、UltraCompare或WinMerge等工具之一，比较不同版本文档之间的差异，合并消除差异。

同行评审（Review），使用Review board、Gerrit、CodeStriker、Code Review Tool等工具之一，由项目组或各级负责人员实施文档检查和评审。

缺陷跟踪（Bug trace），使用JIRA、BugZilla、Bugtracker等工具之一，对发现的问题进行跟踪，直到问题解决。

自动构建，将一个组织内部的全部文档每天自动构建为目标文档，并收集分析构建过程中发现的问题。

采用GitLab 服务系统，用于文档仓库管理，使用Git作为文档代码管理工具，可一站式实现上述软件工程工具功能。文档在最后完成交付时，需要统一润色。

三、 软件系统组成

MBT 文档生成工具由图形编辑界面程序和编译处理程序两部分组成。 一般情况下，用户只需要使用DocEditor编辑器即可。高级用户可使用编译处理程序，实现一些自动化的文档处理调用。

MBT文档生成工具提供了易用的图形编辑界面。

左边是章节树，点击章节节点，可以在编辑器中选中相应的章节，右键菜单中，可查找章节，拷贝、粘贴、删除章节。

支持常用文档脚本的插入。支持常用文档脚本的插入。

支持在 Windows资源管理器中，选中图像文件、 Word文件、 mbt、 txt文件，拖放到窗口中。

用户可选择一个其它编辑工具，如 Editplus 4、 UltraEdit、 Visual Studio 2013、 Visual Code、 Sublime等，使用命令行指令生成，或者用 MBT文档生成工具编辑器打开再生成，获得输出结果文档。

MBT文档生成工具提供了基本的文档校对功能，能够检查文档中的中文文字错误。还可提供联机错别字检查、英中和中英翻译功能。

   

软件版本和功能模块

四、常用文档工具对比

当前常用几种文档工具中， Word/WPS，是目前最主流的工具，功能强，可读性较好；文档撰写效率较低；文档工程化管理困难。 Latex，一般用于发表国外高等级学术期刊，专业化程度高；可读性较差；模板定制困难，难以转换到各级机关定制格式的文档。 Markdown，是目前互联网上最流行的方法，可读性较好，接近 MBT；但模板定制困难，难以转换到各级机关定制格式的文档。

MBT在借鉴 Markdown优点的基础上，针对实际工作需要，进一步优化指令，优化方法论，开发辅助工具。几种技术对比如下表。

	可读性	撰写效率	模板定制	机关格式支持	文档工程化
Word/WPS	优	差	优	优	差
Latex	差	差	良	差	良
Markdown	优	良	良	差	优
MBT	优	优	优	优	优

支持 DCS World、Falcon 4.0、Command等软件的过程数据回放。

本公司 可 提供 Tacview  acmi数据文件的记录、转换， 深度二次定制开发等技术服务。

Scena 联合筹划分析系统， 是面向联合设计和装备运用，实施筹划分析的成熟软件 。能够构建大规模虚拟场景，支撑大规模计算机兵力生成。是 实用可靠的“生产效率工具”和“扩展平台” 。

Scena联合筹划分析系统，适用于大规模、多阵营场景设计，提供编成部署、任务规划、能力和威胁分析、效能分析析评估、动态预演全套完整功能。可与各种地理信息系统平台、对抗仿真系统集成。

技术特点

操作使用符合 微软 Office系列软件 习惯（使用上的简单性，实际上 是 隐藏的开发复杂性），极其灵活便捷，易于 设置、管理复杂大场景想定。

内容要素和功能工具链条完整，同时具备灵活的可扩展性，易于添加新的要素、新模型。

方案兼容能力强，当 方案要素持续改进完善，格式大幅度升级后，仍支持方案资产继承，可以兼容历年方案文件，可以兼容打开10年前的方案文件。

不断增加的分析评估功能，作为平台，开发多种多样的分析评估、 仿真 预演 功能。

支持 协同工作，支持多人并行工作，支持工作成果的合并。

使用仿真系统服务接口语言、电子地图服务接口语言，适应多语言、多GIS系统、多仿真系统接口适配和后台仿真引擎无缝集成。

导出方案文件到COMMAND（CMANO指挥：现代海空行动）游戏、DCS World、Tacview三维显示，以及国内外多种仿真系统使用。 

提供方案文件读写开发包，支持 C++ 、 C#、Java、Typescript、Javascript 等编程语言，可扩展支持Python、Lua 编程语言 ，只需一两行代码，即可完成想定方案文件的自动解析。

用途

方案分析预演开箱即用的便利工具。

复杂对抗仿真系统的统一输入前端 。

基于想定场景的效能评估分析工具的开发和运行平台。

LVC仿真应用的专业场景构建工具。

实装设备测试验证环境CAD工具。