[科普中国]-仿真执行程序

仿真是利用计算机建立、校验、运行实际系统的模型以得到模型的行为特性，从而达到分析、 研究该实际系统之目的的一种技术。仿真执行程序是指用于实现某种仿真模型的程序或软件，如实体仿真模型、系统仿真模型、计算机仿真模型等。仿真执行程序由仿真语言实现并运行在相关仿真系统上。

简介仿真执行程序是用仿真语言实现仿真模型的计算机程序，方便人们对系统、事务或流程进行深入理解。实现仿真执行程序一般需要先建立数学模型；根据研究目的，设计程序框架；用仿真平台和仿真语言实现和调试程序；如有必要重复上述步骤。仿真执行程序仿真模型进行分类可以连续仿真执行程序与离散事件仿真执行程序。二者的主要区别是连续系统的数学模型一般可用方程来加以形式化描述，而离散事件系统的数学模型难以用方程加以形式化描述，往往要用一组逻辑条件及实体流程图来加以描述。

仿真模型仿真是基于模型的活动，模型建立、实现、验证、应用是仿真过程不变的主题。随着时代的发展，仿真模型包含的内容大大扩展，建模方法日益多样，模型交互性和重用性变得越来越重要，模型的校核与验证的成为仿真中必要的步骤。仿真模型的种类随着被仿真对象的丰富而日益广泛。从最简单运动方程描述的模型到描述复杂大系统发展变化规律的仿真模型，仿真模型的种类涵盖了仿真所涉及的各个领域。如此之多的仿真模型，需要研究科学的分类方法，使各种仿真模型能够归属到一定类别中，对建模和验模方法的选择、仿真模型的管理变得非常重要。仿真模型可以按照其模拟的对象不同而加以分类，如飞机模型、核反应堆模型，也可以根据仿真模型建立的方法进行分类，又可以依据其仿真中不同阶段加以分类，如概念模型、数学模型、计算机实现模型等。随着仿真研究对象的扩展，对仿真模型的分类研究应成为仿真概念研究的一个重要课题，这是进一步发展仿真理论的需要。对建模方法论提出新的要求，包括但不限于： 仿真研究对象越来越复杂，需要研究复杂系统建模的方法；仿真的精度和可信度要求越来越高，需要研究提高所建立模型的精度方法；同样的仿真研究对象，在不同仿真系统中要反映出不同的属性，需要在建模时考虑具体的要求，并研究仿真模型简化、细化、聚合、解聚的方法；仿真模型建立要反映仿真工程性越来越强的变化趋势，强调仿真建模及其使用工具的标准化；仿真建模人员不仅要考虑建立模型本身的要求，同样需要考虑验模的要求；建模过程应反映对仿真系统全面的配置、质量管理要求的变化，建立完备的模型档案，对模型的属性及其建立过程加以记载和科学管理1。

层次仿真系统的体系结构层次化是随着仿真应用复杂化而出现并发展的。这同一般的软件系统发展的规律是一致的。仿真系统体系结构的层次化有利于仿真设计和开发工作，同时大大提高了仿真系统开放性、扩展性和可管理性。一般地，仿真系统体系结构包括基本的四个层次：

资源层

提供仿真应用所需的各种标准化数据，如地理数据、环境数据、气象数据等方面的参数，还应当包括仿真应用管理所需的各类信息；

支撑环境层

包括建模支撑环境和运行支撑环境，作为仿真应用的“操作系统”，可以提供仿真应用过程中所需的各种接口和标准处理流程的调用，运行支撑环境的典型代表是 HLA 中的 RTI；

仿真模型层

包括完成仿真应用所需的各种仿真模型设计及其实现，仿真模型的互操作应在这个层次中加以定义，在 HLA 中，仿真模型层中的工作应包括按照 OMT 的要求联邦对象模型（FOM）和仿真对象模型（SOM）；

分析评估层

对仿真的过程和结果加以分析评估已经成为仿真系统内含的重要功能，因此在仿真系统体系结构中应当包括分析评估层，提供对仿真过程的监控和仿真结果的评估等高层次任务的支持。

仿真执行程序设计按照结构性质，有结构化程序设计与非结构化程序设计之分。前者指的是具有结构性的程序设计方法与过程。它具有由基本结构构作复杂结构的层次性，后者反之。按照用户要求，有过程式程序设计与非过程式程序设计之分。前者指的是使用过程式程序设计语言的程序设计；后者则指使用非过程式程序设计语言的程序设计；按照程序的成分性质，有顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计之分。顺序程序设计是设计、编制和调试顺序程序的方法与过程。并发程序设计是设计、编制和调试并发程序的方法与过程；并行程序设计、分布式程序设计的含义依此类推。

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学