基于DSM的效能仿真领域特定组合建模方法

Weapon System Effectiveness Simulation (WESS) is a special type of complex system simulation with an urge demand for composable modeling and domain-friendly modeling. Popular WESS modeling methodologies, e.g. unified simulation protocol, unified model specification, unified modeling formalism, unified simulation environment, are all insufficient for the challenge. Domain Specific Modeling (DSM) is a new modeling methodology in software engineering area. DSM advocates developing specific modeling languages for each application domain in an individual style. We believe DSM is a good methodology candidate to solve the domain-friendly problem found in WESS modeling. For composable modeling problem, different from other simulation composability research, model architecture is figured out as the key to success in this research. With this in mind, a unified WESS model architecture is developed based on the physical and cognitive domains separation. A model architecture constrained, formalism based, domain specific simulation modeling methodology is proposed as a result. Guided by this methodology, several specific physical domains and cognitive domains are studied as instances. To be detailed, the abstract syntax of each domain specific simulation modeling language (DSSML) is metamodeled; each domain specific simulation modeling environment (DSSME) is generated thanks to the metaprogramming technology; the dynamic semantics of each DSSML is rapidly implemented by ways of so-called semantic anchoring, which in essence is a model transformation based on the mapping from the DSSML metamodel to one or several formalisms' metamodels. To demonstrate the feasibility and validity of the methodology and technologies proposed in this research, an integrated domain specific and composable modeling environment for WESS is developed.

效能仿真是一类典型的复杂系统仿真，面临突出的组合建模和多领域友好建模问题。现有的统一仿真协议、统一模型规范、统一形式体系以及统一仿真环境等效能仿真建模方法均不能有效解决问题。领域特定建模（DSM）是软件工程领域建模方法的最新发展，强调面向问题领域设计针对性建模语言，能够有效解决效能仿真的多领域友好建模问题。指出了模型框架是解决组合建模问题的关键，构建了基于物理域-信息域二分的效能仿真统一模型框架。提出了在模型框架约束下基于形式体系的效能仿真领域特定仿真建模方法。以效能仿真物理域和认知域的典型专业领域为研究对象，基于元建模技术定义相应的领域建模语言抽象语法，通过元编程技术生成相应的领域建模工具，基于模型变换技术实现领域建模语言到形式体系的动态语义锚定。在此基础上搭建一体化的效能仿真领域特定组合建模环境，通过实际的应用案例来验证相关方法和技术的可行性和有效性。

效能仿真是一类典型的复杂系统仿真，面临突出的组合建模和多领域友好建模问题。现有的统一仿真协议、统一模型规范、统一形式体系以及统一仿真环境等效能仿真建模方法均不能有效解决问题。领域特定建模（DSM）是软件工程领域建模方法的最新发展，强调面向问题领域设计针对性建模语言，能够有效解决效能仿真的多领域友好建模问题；模型框架则是解决组合建模问题的关键。围绕DSM方法和模型框架建模，本项研究主要开展了以下创新性研究工作：.1）提出了模型架构（Model Architecture）的概念，统一了模型框架和领域特定建模两大方面，形成了以组合建模、领域特定建模和可演化建模为特色的新型效能仿真建模方法——面向模型架构的作战效能仿真建模方法。.2）搭建了基于仿真形式体系的领域特定仿真建模方法参考框架，将仿真形式体系和领域特定建模有机结合起来，形成系统的领域特定仿真建模（DSSM）方法，有力地支持上述面向模型架构的作战效能仿真建模方法的实现。.3）系统研究并实践了GME和EMF两大元编程框架，突破了元建模、图形语法建模、静态语义建模、动态语义建模、建模工具自动生成等系列关键技术，并结合实际问题进行了案例研究，验证了DSM方法的有效性和先进性。.4）设计开发了效能仿真统一模型框架，并围绕该框架开发了通用型作战效能仿真系统WESS，通过多个实际的效能仿真应用验证了本项研究理论方法的有效性及较之传统方法具有优越性，表明本项目提出的理论方法和WESS系统可以应用于各类作战效能仿真问题的解决，应用前景广阔。.5）将本项研究所突破的DSM技术应用于DoDAF体系架构优化设计领域，形成了基于DSM的体系架构建模与仿真框架，实现了有关建模语言和工具原型，并实现了和WESS系统的集成，不仅能够更好地支持架构优化设计工作，也验证了DSM方法的技术通用性，为其它领域应用DSM提供了良好的示范。