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摘要：分析了对象模型模板的原理，提出了对象模型模板向关系模型映射的规则，重点分析了对象类结构表和对象类属性表的映射方法。
关键词：仿真结果数据；高层体系结构；对象模型模板；映射
中图法分类号：TP319 文献标识码: A 文章编号：1009-3044(2007)16-31026-01
Research of a Mapping Way from Object Model Template to Relation Table
XIANG Fang
(Anyang Normol University, Anyang 455000,China)
Abstract:In this paper the principle of object model template are analyzed. The article puts forword mapping rules from Object Model Template to Relation Table. The mapping way of object structure form and object Attribute form are detailed.
Keywords:Simulation result data;High level architecture(HLA);Object model template(OMT);mapping
HLA作为一种面向对象的仿真通用技术框架，其作用在于促进建模和仿真资源的高效开发和重用，解决仿真系统的集成问题。随着HLA的在军事、教育、科研等领域的广泛应用，仿真结果数据存储成为HLA一个重要的研究领域。采用关系数据库系统作为HLA仿真结果数据的存储方式，仍是目前主流的方法。作为面向对象HLA对象模型模板，描述了联邦成员之间的数据交换和运行期间的协作。如何将面向对象的对象模型模板向关系模型转换，将HLA仿真结果数据与数据库关系表相关联，高效的开发HLA应用系统是企待解决的一个重要问题。本文根据这一问题，着重分析了对象模型模板向关系模型转换的规则和方法。
1 对象模型模板简介
1.1 对象模型模板基本原理
HLA对象模型模板（Object Model Templet，OMT）是描述HLA对象模型的一个标准结构框架，它是提供一个通用的、易于理解的机制，来描述联邦成员之间的数据交换和运行期间的协作，其主要目的是便于仿真系统的互操作性和仿真部件的重用。
HLA中的对象模型主要用来描述两类系统：
（1）仿真对象模型（SOM）：用来描述联邦中的单个成员。主要目的是提供各个成员在联邦运行过程中可以提供给联邦的信息，以及它需要从其他仿真成员接受的信息，反映了仿真成员向外界“公布”信息的能力以及向外界“订购”信息的需求。
（2）联邦对象模型（FOM）：用来描述一个联邦中相互之间存在信息交换的成员。主要目的是提供联邦成员之间以公共、标准化的格式进行数据交换的规范，主要包括联邦中的作为信息交换主体的对象类及其属性、交互类及其属性，以及对它们本身特性的说明。
1.2 对象模型模板的组成
HLA对象模型模板由一组用来说明对象类及其属性，交互类及其属性的文档组成，这些内容均以表格的形式加以描述。主要包括以下7个表格：
（1）对象模型鉴别表：用来记录鉴别HLA对象模型的重要信息。
（2）对象类结构表：用来记录联邦中的对象类名称，描述它们的类—子类关系。
（3）交互类结构表：用来记录联邦中的交互类名称，描述它们的类—子类关系。
（4）属性表：用来说明联邦中对象属性的特性。
（5）参数表：用来说明联邦中交互参数的特性。
（6）路径空间表：用来说明一个联邦中对象属性和交互的路径空间。
（7）FOM/SOM词典：用来定义表中使用的数由术语。
当提供一个HLA对象模型时，联邦和联邦成员都将使用所有7个核心OMT表，在某些情况下一些表格可能是空表，但是所有的HLA对象模型都将至少包含一个对象类或一个交互类。
2 对象模型模板向关系表的映射策略
实现对象模型模板向关系表映射的实质就是把对象模型模板中的元素通过一定的规则对应到关系模型的元素或元素集。关系模型的数据结构是行和列组成的二维表，在关系模型数据库中用实体和属性来表示关系模型的数据结构。在HLA模型中对象模型模板的对象类和交互类可以表示为实体，对象类的属性表和交互类的参数表对应关系模型中实体的属性。
2.1 对象类结构表的映射
对象类结构表提供了描述对象类的类—子类层次关系的格式，其格式如表1所示。左栏是最抽象的对象类，再下一列是它们的直接子类，接着就是更深一级的子类，最后为叶对象类。
表1 对象类结构表
直接的类—子类关系，在对象类结构表中体现为相关类名在相邻列中的包含关系。不直接的类—子类关系，可同过直接关系的传递性导出：如果A是B的超类，B是C的超类，则A是C的超类。超类和子类在关系中是两个相对的角色：如果A是B的超类，则B是A的子类。在对象类结构表中，一个类如果没有超类则为根，一个类如果没有子类则为叶。如果一个类最多有一个直接超类，那么类结构为单继承，形成树型结构或森林结构，取决于有一个还是多个根。如果一个类有多于一个超类，则其类结构为多继承。HLA要求对象类结构表内只能为单继承关系。
继承关系是面向对象的重要标志, 表达的是一般与特殊的关系。在关系数据库中实现继承的方法有三种。
（1）将整个类层次映射为单个数据库表
类层次的所有类映射为单个的数据库表，表中保存所有类( 基类、子类) 的属性。这种映射方法的优点是：实现简单；支持多态（对象角色发生变化, 或存在多重角色时）；表中包含了所有信息。缺点是：增加了类层次耦合度；类层次中任何类的属性的增加会导致表的变更；如果某个子类属性的修改错误会影响到整个层次结构, 而不仅仅是该子类；浪费了大量的数据库空间，对仿真数据收集的实时性要求产生不利影响。
（2）每个具体子类映射成单个数据库表
数据库表包括自身的属性和继承的属性, 每个具体的子类包含各自的对象标识符。抽象的基类不参与映射。这种映射方法的优点是：表中包含了具体子类的所有信息。缺点是：基类的修改会导致相对应的表及其子类所对应表的更改；当对象角色发生变化时，必须将其数据复制到相应得表中，并重新指定其对象标识符；在支持多重对象角色时, 难以保持数据的完整性；对于基类信息的存取需要附加的表来补充。
（3）每个类均映射为数据库表
为每一个类创建数据库表, 表中包含该类的属性和对象标识符。这种映射方法的优点是：与面向对象概念的一致性最好；对多态的支持最好；对于对象所可能充当的角色仅需要在相应的表中保存记录；易于修改基类和增加新类。缺点是：数据库中存在大量的表；访问数据的时间较长。
以上三种方案都不能称为完美，各有优缺点，因此实施时可根据具体的HLA仿真数据收集环境加以选择。交互类结构表的基本格式与对象类结构表一致，其映射为关系表的方法和对象类结构表方法一致。
2.2 对象类属性表的映射
HLA中对象类都由一个固定的属性类型集合来描述。这些属性是对象的部分命名状态，其值可随时间发生变化，如仿真平台的位置或速度等。HLA实例属性值通过RTI更新并提供给联邦中其他邦员。HLA使用属性表来描述这些对象属性的信息，属性表的格式如表2所示。
其中（1）Object列用来说明该属性属于哪一类对象。
（2）Attribute列用来标识属性名。
（3）Datatype列用来说明数据类型。
表2对象类属性表
（4）Cardinality列用来记录属性的粒度。标识符“1”代表粒度为1，标识符“1+”代表粒度为大于等于2的正整数。
（5）Units列用来指定属性的单位。
（6）Resolution列用来指定属性的分辨率。
（7）Accuracy列用来说明属性的精度。
对于对象类属性表的映射，应注意以下几个方面。
（1）类映射为一个表，类的实例映射为该表中的元组。
（2）简单属性映射为对应同类型字段。复杂属性先解析为简单属性，然后映射为相应类型字段。
（3）关于枚举属性的处理。对于枚举属性应单独映射关系表，通过主外键关联解决枚举数据类型的定义。
3 结束语
借助对象模型模板，生成关系模型，建立HLA仿真结果数据库，对于HLA应用系统的开发具有重要的意义。然而映射后形成的一系列关系表各自所满足范式的推导和证明、参考一致性问题、触发器问题、存储过程问题等许多课题都是有待于进一步研究的。
参考文献：
[1]刘志成,应时等.UML在关系数据库设计中的应用[J].计算机时代,2006(12):48-50.
[2]于帆,王振辉等.UML模型向ER模型映射方法研究[J].计算机系统应用,2006(12):31-32.
[3]王志和,袁飞勇等.基于UML的数据库设计与实现[J].科学技术与工程,2006(23):4784-4788.
[4]鞠儒生,乔海泉.HLA中基于OMT文件创建数据库关系表的方法[J].计算机仿真,2006(5):119-122.
[5]王立新,刘厚胜.一种对象/关系模型映射新方法的研究与设计[J].微机发展,2005(12):29-32.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：仿真结果数据；高层体系结构；对象模型模板；映射
中图法分类号：TP319 文献标识码: A 文章编号：1009-3044(2007)16-31026-01
Research of a Mapping Way from Object Model Template to Relation Table
XIANG Fang
(Anyang Normol University, Anyang 455000,China)
Abstract:In this paper the principle of object model template are analyzed. The article puts forword mapping rules from Object Model Template to Relation Table. The mapping way of object structure form and object Attribute form are detailed.
Keywords:Simulation result data;High level architecture(HLA);Object model template(OMT);mapping
HLA作为一种面向对象的仿真通用技术框架，其作用在于促进建模和仿真资源的高效开发和重用，解决仿真系统的集成问题。随着HLA的在军事、教育、科研等领域的广泛应用，仿真结果数据存储成为HLA一个重要的研究领域。采用关系数据库系统作为HLA仿真结果数据的存储方式，仍是目前主流的方法。作为面向对象HLA对象模型模板，描述了联邦成员之间的数据交换和运行期间的协作。如何将面向对象的对象模型模板向关系模型转换，将HLA仿真结果数据与数据库关系表相关联，高效的开发HLA应用系统是企待解决的一个重要问题。本文根据这一问题，着重分析了对象模型模板向关系模型转换的规则和方法。
1 对象模型模板简介
1.1 对象模型模板基本原理
HLA对象模型模板（Object Model Templet，OMT）是描述HLA对象模型的一个标准结构框架，它是提供一个通用的、易于理解的机制，来描述联邦成员之间的数据交换和运行期间的协作，其主要目的是便于仿真系统的互操作性和仿真部件的重用。
HLA中的对象模型主要用来描述两类系统：
（1）仿真对象模型（SOM）：用来描述联邦中的单个成员。主要目的是提供各个成员在联邦运行过程中可以提供给联邦的信息，以及它需要从其他仿真成员接受的信息，反映了仿真成员向外界“公布”信息的能力以及向外界“订购”信息的需求。
（2）联邦对象模型（FOM）：用来描述一个联邦中相互之间存在信息交换的成员。主要目的是提供联邦成员之间以公共、标准化的格式进行数据交换的规范，主要包括联邦中的作为信息交换主体的对象类及其属性、交互类及其属性，以及对它们本身特性的说明。
1.2 对象模型模板的组成
HLA对象模型模板由一组用来说明对象类及其属性，交互类及其属性的文档组成，这些内容均以表格的形式加以描述。主要包括以下7个表格：
（1）对象模型鉴别表：用来记录鉴别HLA对象模型的重要信息。
（2）对象类结构表：用来记录联邦中的对象类名称，描述它们的类—子类关系。
（3）交互类结构表：用来记录联邦中的交互类名称，描述它们的类—子类关系。
（4）属性表：用来说明联邦中对象属性的特性。
（5）参数表：用来说明联邦中交互参数的特性。
（6）路径空间表：用来说明一个联邦中对象属性和交互的路径空间。
（7）FOM/SOM词典：用来定义表中使用的数由术语。
当提供一个HLA对象模型时，联邦和联邦成员都将使用所有7个核心OMT表，在某些情况下一些表格可能是空表，但是所有的HLA对象模型都将至少包含一个对象类或一个交互类。
2 对象模型模板向关系表的映射策略
实现对象模型模板向关系表映射的实质就是把对象模型模板中的元素通过一定的规则对应到关系模型的元素或元素集。关系模型的数据结构是行和列组成的二维表，在关系模型数据库中用实体和属性来表示关系模型的数据结构。在HLA模型中对象模型模板的对象类和交互类可以表示为实体，对象类的属性表和交互类的参数表对应关系模型中实体的属性。
2.1 对象类结构表的映射
对象类结构表提供了描述对象类的类—子类层次关系的格式，其格式如表1所示。左栏是最抽象的对象类，再下一列是它们的直接子类，接着就是更深一级的子类，最后为叶对象类。
表1 对象类结构表
直接的类—子类关系，在对象类结构表中体现为相关类名在相邻列中的包含关系。不直接的类—子类关系，可同过直接关系的传递性导出：如果A是B的超类，B是C的超类，则A是C的超类。超类和子类在关系中是两个相对的角色：如果A是B的超类，则B是A的子类。在对象类结构表中，一个类如果没有超类则为根，一个类如果没有子类则为叶。如果一个类最多有一个直接超类，那么类结构为单继承，形成树型结构或森林结构，取决于有一个还是多个根。如果一个类有多于一个超类，则其类结构为多继承。HLA要求对象类结构表内只能为单继承关系。
继承关系是面向对象的重要标志, 表达的是一般与特殊的关系。在关系数据库中实现继承的方法有三种。
（1）将整个类层次映射为单个数据库表
类层次的所有类映射为单个的数据库表，表中保存所有类( 基类、子类) 的属性。这种映射方法的优点是：实现简单；支持多态（对象角色发生变化, 或存在多重角色时）；表中包含了所有信息。缺点是：增加了类层次耦合度；类层次中任何类的属性的增加会导致表的变更；如果某个子类属性的修改错误会影响到整个层次结构, 而不仅仅是该子类；浪费了大量的数据库空间，对仿真数据收集的实时性要求产生不利影响。
（2）每个具体子类映射成单个数据库表
数据库表包括自身的属性和继承的属性, 每个具体的子类包含各自的对象标识符。抽象的基类不参与映射。这种映射方法的优点是：表中包含了具体子类的所有信息。缺点是：基类的修改会导致相对应的表及其子类所对应表的更改；当对象角色发生变化时，必须将其数据复制到相应得表中，并重新指定其对象标识符；在支持多重对象角色时, 难以保持数据的完整性；对于基类信息的存取需要附加的表来补充。
（3）每个类均映射为数据库表
为每一个类创建数据库表, 表中包含该类的属性和对象标识符。这种映射方法的优点是：与面向对象概念的一致性最好；对多态的支持最好；对于对象所可能充当的角色仅需要在相应的表中保存记录；易于修改基类和增加新类。缺点是：数据库中存在大量的表；访问数据的时间较长。
以上三种方案都不能称为完美，各有优缺点，因此实施时可根据具体的HLA仿真数据收集环境加以选择。交互类结构表的基本格式与对象类结构表一致，其映射为关系表的方法和对象类结构表方法一致。
2.2 对象类属性表的映射
HLA中对象类都由一个固定的属性类型集合来描述。这些属性是对象的部分命名状态，其值可随时间发生变化，如仿真平台的位置或速度等。HLA实例属性值通过RTI更新并提供给联邦中其他邦员。HLA使用属性表来描述这些对象属性的信息，属性表的格式如表2所示。
其中（1）Object列用来说明该属性属于哪一类对象。
（2）Attribute列用来标识属性名。
（3）Datatype列用来说明数据类型。
表2对象类属性表
（4）Cardinality列用来记录属性的粒度。标识符“1”代表粒度为1，标识符“1+”代表粒度为大于等于2的正整数。
（5）Units列用来指定属性的单位。
（6）Resolution列用来指定属性的分辨率。
（7）Accuracy列用来说明属性的精度。
对于对象类属性表的映射，应注意以下几个方面。
（1）类映射为一个表，类的实例映射为该表中的元组。
（2）简单属性映射为对应同类型字段。复杂属性先解析为简单属性，然后映射为相应类型字段。
（3）关于枚举属性的处理。对于枚举属性应单独映射关系表，通过主外键关联解决枚举数据类型的定义。
3 结束语
借助对象模型模板，生成关系模型，建立HLA仿真结果数据库，对于HLA应用系统的开发具有重要的意义。然而映射后形成的一系列关系表各自所满足范式的推导和证明、参考一致性问题、触发器问题、存储过程问题等许多课题都是有待于进一步研究的。
参考文献：
[1]刘志成,应时等.UML在关系数据库设计中的应用[J].计算机时代,2006(12):48-50.
[2]于帆,王振辉等.UML模型向ER模型映射方法研究[J].计算机系统应用,2006(12):31-32.
[3]王志和,袁飞勇等.基于UML的数据库设计与实现[J].科学技术与工程,2006(23):4784-4788.
[4]鞠儒生,乔海泉.HLA中基于OMT文件创建数据库关系表的方法[J].计算机仿真,2006(5):119-122.
[5]王立新,刘厚胜.一种对象/关系模型映射新方法的研究与设计[J].微机发展,2005(12):29-32.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。