Interoperability among Federated Simulated Multinational Operations - - PowerPoint PPT Presentation

interoperability among federated simulated multinational
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Interoperability among Federated Simulated Multinational Operations - - PowerPoint PPT Presentation

United States Military Academy of West Point, New York USA. Interoperability among Federated Simulated Multinational Operations Second Lieutenant CHATELET Second Lieutenant HELLIO Jan. 5 2011 1 CONTENTS I/ Project presentation. II/


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Second Lieutenant CHATELET – Second Lieutenant HELLIO – Jan. 5 2011

1

United States Military Academy of West Point, New York USA.

Interoperability among Federated Simulated Multinational Operations

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I/ Project presentation. II/ Model-Based Data Engineering methodology. III/ Command and Control Interface.

IV/ Results: improving interoperability within NATO. V/ Application.

CONTENTS

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Project presentation - goals

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PoM

DSE

C_BML

VMASC

StCyr ¡Client ¡ Other ¡NATO ¡Client ¡

T H E S I S

S I M U L T O R

M A T R E X

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U.S. Amy ambush (source: U.S. Army Field Manual (Tactics)[1]). French Armée de Terre ambush (source: French Military Academy of Saint Cyr Field Manual (Tactics)[2]).

US/French Ambush Doctrine

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Project presentation - tools

Tools :

a) Coalition Battle Management Language: Command and Control Data

Model based on the JC3IEDM NATO standard.

b) Primitives of Meaning: Simulation Data Model which allows to describe

every basic task that a Unit or a SingleEntity has to execute on the battlefield.

c) Federated simulation: OneSAF combat simulator using the High Level

Architecture Matrex FOM extended by the PoM.

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Primitives of Meaning

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New Interactions

  • C2CommandScript
  • C2UnitCommandScript
  • C2CommandSignal
  • C2UnitCommandSignal
  • C2SendHumanSignal
  • C2SendUnitHumanSignal
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  • Move
  • Patrol
  • Halt
  • Set Weapons Control

Status

  • Orient
  • Fire
  • Set Posture
  • Observe
  • Set Weapon State
  • Mount
  • Dismount
  • Search Entity
  • Search Route
  • Search Room
  • Clear Room
  • Send Signal

MATREX C2 Primitives

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  • Order of execution within script
  • Trigger Types

– As soon as possible – After completion of previous action – After delay – Upon signal

Action Trigger

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  • C2UnitCommandScript

– Primitive Action Trigger Parameters – Move ASAP Speed = “Quick”; Formation = “Wedge” – Orient After Complete Orientation = 0 (North) – Fire Signal ANVIL 1 % of Magazine = 50; EA includes BLDG 100 – Orient After Complete Orientation = 45 degrees (East of BLDG 100) – Orient Signal HAMMER Orientation = 90 (Building 101) – Fire Signal ANVIL 2 % of Magazine = 50, EA includes BLDG 101

  • C2CommandSignal “ANVIL 1”
  • C2CommandSignal “HAMMER”
  • C2CommandSignal “ANVIL 2”

Support By Fire

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Project presentation - methodology

Model-Based Data Engineering :

a) Data Administration: source documentation, format, data’s validity, fidelity

and credibility.

b) Data Management: identify and describe data elements, map equivalent

information expressions to each others.

c) Data Alignment: the data to be exchanged exists in both systems or can be

derived from the available data or we need to had extensions.

d) Data Transformation: technical process of aggregating and disaggregating

the systems’ entities to match information exchange requirements

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MBDE - Data Admimistration.

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CBML PoM

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MBDE - Data Management.

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¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Task> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<What> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Ac7onTask ¡xsi:type="Ac7onTask"> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<OID>00000000000000001033</OID> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<NameText>Support ¡by ¡fire</NameText> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Ac7vityCode>ENGAGE</Ac7vityCode> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Ac7onTask> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</What> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<When> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<StartWhen> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Rela7veTime> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<ObjectAc7onRef ¡xsi:type="Ac7onTaskRef"> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<OID>00000000000000001041</OID> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<!-­‑-­‑ ¡1st ¡FR ¡PLT ¡has ¡reached ¡its ¡assault ¡posi7on ¡-­‑-­‑> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</ObjectAc7onRef> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Ac7onTemporalAssocia7on> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<OID>00000000000000000000</OID> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<CategoryCode>STRENL</CategoryCode> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Ac7onTemporalAssocia7on> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Rela7veTime> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</StartWhen> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</When> ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Task> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<UnitCommand> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<UnitAc7ons> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<SetWeaponsControlStatus> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Ac7onTrigger> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<TriggerType>ASAP</TriggerType> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<OrderOfExecu7on>1</OrderOfExecu7on> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Ac7onTrigger> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<WeaponsControlStatus>Free</WeaponsControlStatus> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</SetWeaponsControlStatus> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</UnitAc7ons> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<UnitAc7ons> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Fire> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<Ac7onTrigger> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<TriggerType>Comple7onOfPrevious</TriggerType> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<OrderOfExecu7on>2</OrderOfExecu7on> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Ac7onTrigger> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<AreaGraphic>Oscar ¡1</AreaGraphic> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡<PercentOfMagazine>25.0</PercentOfMagazine> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</Fire> ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</UnitAc7ons> ¡

¡ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡-­‑ ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡</UnitCommand> ¡

CBML PoM

⇒ CBML is much more user-friendly for operational level missions (regiments, brigades and higher) than tactical level (companies, platoons and lower). Heterogeneous and Structural conflicts.

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MBDE - Data Management.

Data mis-alignment between C2DM and SDM => 2 solutions :

  • Unpack high level mission terms.

=> it requires to make assumptions about what basic tasks each mission implies. We should add a new entity in CBML which is "DOCTRINE“.

  • add extensions to CBML.

=> we would have to take every PoM concept and to check if, in CBML, an equivalent value from the entity ACTION-TASK and its attributes exists.

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Conceptual mapping.

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Attribute mapping.

Fire ¡ what-­‑ac7on-­‑task-­‑ac7vity-­‑code ¡value ¡ENGAGE ¡ Ac7onTrigger ¡ when-­‑ac7on-­‑task-­‑start-­‑qualifier-­‑code ¡or ¡ when-­‑ac7on-­‑start-­‑temporal-­‑associa7on-­‑ category-­‑code ¡ EngagementArea ¡ affected-­‑who-­‑objet-­‑item-­‑id ¡ PercentOfMagazine ¡ extension ¡needed ¡as ¡a_ribute ¡ 15

MBDE - Data Management

According to the solution we chose, we started building a list of the correspondence between CBML and PoM → Awareness of the PoM concepts which are missing in CBML. Descriptive conflicts. Semantic conflicts.

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Mount ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡what-­‑ac7on-­‑task-­‑ac7vity-­‑code ¡value: ¡MOUNT ¡ Dismount ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡what-­‑ac7on-­‑task-­‑ac7vity-­‑code ¡value: ¡DISMNT ¡ Halt ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡what-­‑ac7on-­‑task-­‑ac7vity-­‑code ¡value: ¡HALT ¡ Orient ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡what-­‑ac7on-­‑task-­‑ac7vity-­‑code ¡value: ¡ORIEN ¡ SendSignal ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡what-­‑ac7on-­‑task-­‑ac7vity-­‑code ¡value: ¡SNDSIG ¡ Signal ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ACTION-­‑RESOURCE-­‑EMPLOYMENT: ¡ac7on-­‑resource-­‑employment-­‑signal-­‑text ¡ MessageTransmissionType ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ¡ ACTION-­‑RESOURCE-­‑EMPLOYMENT: ¡ac7on-­‑resource-­‑employment-­‑message-­‑transmission-­‑type ¡ Fire ¡ PercentOfMagazine ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ACTION-­‑RESOURCE-­‑EMPLOYMENT: ¡ac7on-­‑resource-­‑employment-­‑percent-­‑of-­‑magazine ¡ Move ¡and ¡Patrol ¡ MoveSpeed ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ¡ ACTION-­‑RESOURCE-­‑EMPLOYMENT: ¡ac7on-­‑resource-­‑employment-­‑speed-­‑code ¡ Forma7on ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ¡ ACTION-­‑RESOURCE-­‑EMPLOYMENT: ¡ac7on-­‑resource-­‑employment-­‑forma7on-­‑code ¡ SetPosture ¡ Posture ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ORGANISATION-­‑STATUS: ¡organisa7on-­‑status-­‑posture-­‑code ¡ SetICWeaponState ¡ ¡ ¡or ¡ ¡SetWeaponState ¡ ICWeaponState ¡ ¡or ¡ ¡WeaponState ¡ extension ¡added ¡as ¡a ¡new ¡a_ribute ¡of ¡the ¡JC3IEDM/CBML ¡en7ty ¡ ¡ ORGANISATION-­‑STATUS: ¡organisa7on-­‑status-­‑weapon-­‑state ¡ ¡ SingleEn7tyCommand ¡ exten7on ¡added ¡as ¡a ¡new ¡taskee-­‑who-­‑organisa7on-­‑ref ¡type: ¡PersonRef ¡

MBDE - Data Alignment.

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Command and Control Interface

Purpose of the interface:

  • Objective: Create CBML-compliant XML files that use
  • ur extensions.
  • Programmed in Java with Netbeans 9.6.1

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Command and Control Interface

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UML class diagram

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Results: improving interoperability within NATO.

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JE VEUX Appliquer ¡des ¡feux ¡sur ¡l’ENI ¡situé ¡au ¡niveau ¡de ¡EA ¡Oscar ¡1 ¡à ¡compter ¡du ¡02 ¡octobre ¡2010 ¡à ¡06h30 ¡pour ¡au ¡mieux ¡ détruire ¡au ¡pire ¡chasser ¡l’ENI ¡qui ¡l’occupe. ¡ POUR CELA : Me ¡déplacer ¡en ¡ambiance ¡sûreté ¡jusqu’à ¡l’intersec7on ¡en ¡32.3695 ¡º ¡N ¡84.8068 ¡º ¡O, ¡baptême ¡terrain ¡Hotel ¡1, ¡puis ¡ en ¡ambiance ¡discré7on ¡jusqu’à ¡la ¡corne ¡de ¡bois ¡en ¡32.3696 ¡º ¡N ¡84.8045 ¡º ¡O, ¡baptême ¡terrain ¡Oscar ¡1, ¡pour ¡y ¡ installer ¡un ¡disposi7f ¡de ¡surveillance ¡et ¡d’appui ¡sur ¡EA ¡Oscar ¡1 ¡pour ¡06h00. ¡ En ¡liaison ¡permanente ¡avec ¡le ¡2nd ¡PLT, ¡appliquer ¡des ¡feux ¡sur ¡l’ENI ¡situé ¡au ¡niveau ¡de ¡EA ¡Oscar ¡1 ¡à ¡compter ¡du ¡02 ¡

  • ctobre ¡2010 ¡à ¡06h30. ¡

Me ¡renseigner ¡et ¡renseigner ¡la ¡compagnie ¡et ¡le ¡2nd ¡PLT ¡sur ¡l’ac7vité ¡ENI ¡dans ¡et ¡autour ¡EA ¡Oscar ¡1. ¡ EMD Me_re ¡en ¡place ¡un ¡disposi7f ¡de ¡surveillance ¡face ¡au ¡Nord ¡et ¡à ¡l’Est ¡à ¡par7r ¡des ¡limites ¡Ouest ¡de ¡EA ¡Oscar ¡1 ¡et ¡à ¡ compter ¡du ¡02 ¡octobre ¡2010 ¡06h35. ¡

T1 T2 T3

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Results: French OPORD for U.S. Army platoon.

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French ¡ ¡ OPORD ¡

Results: Translation into a CBML-compliant file

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Results: From CBML to the Primitives of Meaning

French ¡ ¡ OPORD ¡

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Results: Displayed in OneSAF

French ¡ ¡ OPORD ¡

RT ¡OSCAR ¡1 ¡ OSCAR ¡1 ¡ French ¡ ¡ OPORD ¡

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Continued Development

  • Extended C-BML Schema
  • Replaced POM layer with direct C-BML translation to MATREX
  • Develop simulation independent Andriod user interface that exchanges

C-BML messages

  • Situation report
  • SALUTE report
  • Primitives of Meaning Order
  • Implement in OneSAF via MATREX architecture
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What Next

  • Focused on dismounted ground domain
  • Continued user interface development
  • Call for fire
  • Clearance of fires
  • Request MEDEVAC
  • Continue to extend C-BML for tactical action – robotic forces
  • Integrate with C2 Core effort