Multi
U
A
V2 Simulation
Users Manual
Version 2.0
May 5, 2004
Contents
1 Background 1
1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Using This Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Getting Started 7
2.1 Setting-up the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Running the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 The Graphical User Interface (GUI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 Simulation Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.5 Simulation Data Plot Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 Embedded Flight Software (Managers) 13
3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.1 Redundant Central Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.2 Sequence of Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Tactical Maneuvering Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3 Sensor Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.4 Target Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.5 Cooperation Manager (Assignment Algorithms) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5.1 Single Assignment Tour vs Multiple Tour Assignment . . . . . . . . . . . . . 19
3.5.2 Capacitated Transhipment Network (Network Flow) (Single Task Tours) . . . 20
3.5.3 Iterative Network Flow (Multiple Task Tours) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.5.4 Iterative Auction (Multiple Task Tours) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.5.5 Relative Benefits (Multiple Task Tours) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.5.6 Distributed Iterative Network Flow (Multiple Task Tours) . . . . . . . . . . . 21
3.5.7 Distributed Iterative Auction (Multiple Task Tours) . . . . . . . . . . . . . . 21
3.6 Route Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.7 Weapons Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4 Inter-Vehicle/Simulation Truth Communications 25
4.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 Communication Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3.1 Sending Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3.2 Receiving Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
iii
iv CONTENTS
4.4 Message Exchange Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5 Vehicle Dynamics Simulation 35
5.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2 Tactical Vehicle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.3 Variable Configuration Vehicle Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.4 Sensor Footprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6 Modifications To The Simulation 39
6.1 Modifying Simulation Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2 Compiling the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2.1 Microsoft Visual C++ for Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.2.2 Unix-like . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.3 Debugging the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.4 Memory Types and Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.4.1 Output of Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.4.2 Data Store Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.4.3 Global Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.5 Directory Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.6 Procedures for Common Modifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.6.1 Changing Number of Targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.6.2 Changing Number of Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.6.3 Adding New Types of Vehicles/Targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.6.4 Changing Targets Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.6.5 Adding a New Assignment Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.6.6 Changing Sensor Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.6.7 Changing Sensor Footprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.6.8 Changing Vehicle Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.6.9 Changing Initial Search Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.6.10 Changing Simulation Sample Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.6.11 Adding Communication Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
A M-Function Reference 49
B Global Variables Reference 53
C Global Structures Reference 57
C.1 Vehicle Memory (g VehicleMemory) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
C.1.1 Dynamics Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
C.1.2 Weapons Manager Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
C.1.3 Target Manager Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
C.1.4 Coop eration Manager Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
C.1.5 Route Manager Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
C.1.6 Sensor Manager Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
C.2 Vehicle Input Files Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
C.2.1 g VehicleInputFiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
C.2.2 DATCOM Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
CONTENTS v
C.2.3 Parameter Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
C.3 Monte-Carlo Metrics (g MonteCarloMetrics) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
C.4 Entity Types (g EntityTypes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
C.5 Color Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
C.5.1 g Colors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
C.5.2 g VehicleColors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
C.6 Target Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
C.6.1 Global Target Position Definitions (g TargetPositionDefinitions) . . . . . . . 61
C.6.2 Target Main Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
C.6.3 Target Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
C.6.4 TargetStates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
C.6.5 TargetTypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
C.7 Assignment Algorithm Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.7.1 g Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.7.2 g TypeAssignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.7.3 g AssignmentTypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.8 Waypoint Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.8.1 g WaypointDefinitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.8.2 g WaypointTypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
C.9 Communication Message Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
C.9.1 g CommunicationMemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
C.9.2 InBoxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
C.9.3 Message Transport Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
C.9.4 Communication Message Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
C.9.5 Communication Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
C.10 Simulation Truth Message Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
C.10.1 g TruthMemory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
C.10.2 InBoxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
C.10.3 Message Transport Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
C.10.4 Simulation Truth Message Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
C.10.5 Simulation Truth Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
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