基于ABMS的CEC体系效能仿真分析

基于Agent的建模仿真(Agent Based Modeling and Simulation,ABMS)方法被普遍认为是军事作战研究特别是网络中心战(Network Centric Warfare,NCW)环境下进行作战研究的重要方法.采用ABMS仿真方法进行了 CEC(Cooperative Engagement Capability)体系效能仿真分析.在体系效能分析仿真平台的支持下建立了面向CEC体系效能分析的Agent模型框架,确定了Agent实体间的探测、通信和毁伤交互关系.以舰艇编队数量和进攻强度和平台中心战(Platform Centric Warfare,PCW)、NCW和CEC指挥体制作为实验设计参数进行了批量仿真实验.通过与传统CEC体系效能分析结果的对比,发现了与传统的CEC体系效能分析研究存在的差异和原因,揭示了CEC对舰艇编队防空效能的贡献主要源于体系层次的行为控制.     

水下防御领域协同作战能力仿真研究

首先简述协同作战能力(CEC)的概念和发展历史,分析了其特点。由舰队自身防空系统(SSDS)发展到协同水下防御体系,以及空海协同作战系统,集中体现了21世纪海上“网络中心战”的先进思想。其次从三个方面分析了协同反潜作战的特点。而后以水面舰艇编队反潜作战仿真为应用背景,建立了一个基于局域网通讯的分布交互(DIS)水下防御CEC仿真系统,模拟了协同作战处理机(CEP)和数据分配系统(DDS)的功能。通过分析攻、防两个基本态势的仿真运行实例,初步探讨了水下防御领域CEC系统的设计原则及关键技术,为水下协同作战的进一步深入研究提供参考。     

编队协同空战的信息交互策略

通过分析现有空战指挥控制通讯方法在编队协同空战中的局限性，编队协同空战的指挥控制关系以及编队协同空战指挥控制对通讯的需求，指出编队协同空战的通讯指挥控制是一个递阶通讯关系。提出基于通讯时间区间和言语行为理论的编队协同空战的通讯行为。针对空战的任务阶段和作战态势对通讯的需求，设计了战役作战阶段和战术作战阶段的信息交互策略。并以2对4空战为例，进行了仿真。仿真结果表明有效的信息交互策略，可提供编队整体的作战效能。     

基于多分辨率的海军作战仿真建模研究

分析"作战实验室"建设对现代作战仿真技术的主要挑战,指出采用多分辨率建模技术,实现不同分辨率模型的平滑变换,是解决现代舰艇编队作战仿真的有效方法;在解析多分辨率建模相关概念的基础上,分析了舰艇编队作战仿真多分辨率建模的必要性;最后,采用面向对象的分析方法给出了舰艇编队作战仿真模型体系,并对模型聚合解聚问题进行了分析.     

双机编队协同战术的实现

针对空战的特点,对双机编队的作战任务进行功能分解。通过引入描述攻击过程中编队作战决策心智状态的信念、目标、行动和路径等算子,给出了双机编队的协同作战意图,以及编队内各架飞机之间通信行为的概念。研究了基于协同作战意图的“主从式协同、协商式协同”编队战术的协调方法。仿真结果表明,基于协同作战意图的协调方法可提高编队的作战效能。     

舰艇编队作战仿真系统数据管理研究

针对舰艇编队作战系统的复杂性和易变性,分析了可扩展标记语言XML在分布交互作战仿真系统中的数据表示、传输、处理等方面的特点,给出了不同形式舰艇编队仿真系统想定文件的统一XML表示形式.介绍了在HLA/RTI仿真体系结构下,应用XML进行仿真数据管理的基本方法,实现了一种基于XML数据标准的分布交互仿真支撑框架体系结构.所讨论的内容已经在舰艇编队作战仿真系统中实现,为类似系统的开发提供了可借鉴的开发原型.     

基于仿真的编队作战指挥系统设计方法及环境研究

首先研究了基于仿真的编队作战指挥系统设计方法的内涵,重点提出了基于仿真的编队作战指挥系统设计过程及所需的仿真系统,以此为基础,系统地提出了提高仿真模型和系统标准化、重用性以及开发的快速性的仿真支撑环境和"基本型"仿真应用环境,并对其组成、功能、应用流程进行了描述。该设计方法和支撑环境已成功地应用于某型舰作战指挥系统的研制过程中,取得了较好的效果。     

基于MAS的编队协同作战仿真系统建模研究

在深入分析现代海战复杂性特点的基础上,以复杂系统理论为指导,采用基于MAs(Multi-agentsystem,多智能体系统)的建模仿真方法对编队协同作战仿真系统建模进行了研究,旨在为开展编队协同作战的战法研究构建一个贴近实战的作战仿真系统.重点阐述了编队协同作战仿真系统的建模过程,提出了基于MAS的编队协同作战仿真系统框架,并针对如何在编队多个作战兵力Agent之间开展有效协同的关键问题,根据编队协同作战指挥的特点,提出一种分布与集中相结合的MAS规划方法.最后,基于HLA(High Level Arclitecture,高层体系结构)规范设计了编队协同作战仿真系统的体系结构.     

水面舰艇编队反潜作战任务空间概念模型研究

任务空间概念模型是作战问题建模的第一阶段,提供了一种共同、一致、权威的建模和仿真表达的基准。基于EATI模板,研究了水面舰艇编队反潜作战任务空间概念模型的实体集、任务集、行为集、状态集和交互集等,为以高层体系结构(HLA)技术构建仿真框架,对水面舰艇编队反潜作战效能和反潜作战使用问题进行研究奠定了基础。     

基于多Agent仿真的编队协同反潜作战效能分析方法研究

编队协同反潜作战是一个复杂系统,能不能形成清晰的反潜效能分析思路,建立合适的反潜效能指标体系,并进一步确定合理的效能分析方法,成为编队协同反潜作战效能分析最为关键的环节。在给出编队协同反潜作战领域Agent定义及单个反潜兵力Agent形式化描述的基础上,提出了基于多Agent系统仿真(MASBS)的复杂系统效能分析法(MASBS-CSEA),给出了其定义,提取了三种作战任务模式下的效能分析指标,并基于HLA技术构建了MASBS仿真的联邦体系结构。     

编队协同反潜概念模型研究

概念建模是当前仿真领域的关键技术之一,被用于连接真实世界和仿真模型,建立概念模型有利于实现仿真间的互操作和促进仿真资源的重用。分析了概念模型的建立过程,简要介绍了统一建模语言UML。结合编队协同反潜的特点,建立了实体、任务、动作和交互的概念模型,并利用UML对协同反潜军事活动进行了形式化描述。所建模型可以减小军事专家与仿真技术人员对该活动的认知偏差,缩短建模与仿真的工作周期。     

基于HLA编队协同作战仿真研究

简要介绍了基于HIA的协同仿真平台（COSIM）的两种开发机制：COSIM开发机制和非COSIM开发机制。基于该平台构建了编队协同作战仿真系统，介绍了系统的体系结构及各节点的功能，完成了各个联邦成员的对象类和交互类设计，研究了非COSIM机制下的系统开发过程．开发过程表明：该机制在较大程度上封装了HLA／RTI的开发细节，能降低系统的开发难度，使开发过程变得简单。通过仿真实验验证了所构建仿真系统的可行性和正确性。所构建的仿真系统为编队协同作战能力（CEC）系统应用到水下防御领域的概念论证提供了依据，且为相关理论的研究提供了试验平台。     

虚拟环境下的复杂变速箱交互式装配仿真平台

为解决虚拟装配存在人机交互度、行为仿真与用户设计效果不佳等问题。以大型拖拉机变速箱为对象,研究了多碰撞体的齿轮动力学运动与行为仿真方法,提出了基于轴和面约束的多零件模型在虚拟环境中的定位方法,开发了人机交互式的虚拟环境,每帧消耗的时间约为10 ms,实现了复杂变速运动行为及其仿真。同时虚拟装配模块里配置了AR接口,可通过手式进行主动式智能虚拟装配。试验表明,系统能按照用户需求进行主动式的虚拟装配、干涉检测、学习装配知识、方案设计、提示装配错误等,为复杂变速箱的虚拟制造与装配提供了仿真平台,平台具有可扩展性。     

基于指标函数的舰载机机队回收调度优化研究

由于复飞逃逸、飞行故障等因素随机发生, 传统静态调度方法难以有效解决动态随机调度问题。对此，提出一种基于飞机优先序指标函数的蒙特卡罗模拟-差分进化搜索的实时调度算法。在离线模拟回收环境下，由算法完成基于随机模型的指标函数系数优化，后由该指标函数实现对机队优先序的实时评估排序，进而完成回收在线动态调度。仿真结果表明所提算法能有效解决回收调度问题。在相同机队初始输入下, 目标值呈现较好统计特性, 其期望值能够快速收敛到一定范围, 且无复飞情况下着舰时间窗目标呈显著正态性; 不同回收机队输入对指标系数最优值的散布较小, 表明指标函数评估优先序具有较好的通用性和有效性; 模拟回收调度发现, 着舰成功率的提高将显著降低机队复飞次数, 提高回收效率。     

空中联合投送任务规划仿真与效能评估系统

空中投送体系在现代战争中发挥着重要作用。与美俄等军事强国相比，我国空中投送体系还存在明显的短板与不足。针对投送体系论证与使用分析需求，围绕运输机与货物、机场、航线之间的交互关系以及投送体系内多机型的协同关系，开发建立了一套具有模型构建与管理、想定编辑、运输任务规划、仿真推演、效能评估等模块的投送体系仿真与分析系统，可实现装载方案自动生成、任务流程自动规划、多机型组合使用优选、多任务动态调度等功能，能为我国未来投送体系与投送装备的发展论证提供技术手段。     

中远程地空导弹武器系统作战效能仿真

对远程地空导弹武器系统增配新型中程地空导弹前后的作战效能进行评估研究,通过对武器系统作战仿真过程进行分析,构建了基于HLA的作战仿真系统。详细探讨了目标威胁判断与拦截排序模型、目标拦截可行性检查模型和火力分配模型。给出了仿真案例,对仿真结果进行分析,为新型中程导弹的指标论证、增配数量和合理定价提供了有效的工具。     

基于HTLBO算法的舰载机机群机库维修任务调度

舰载机机库维修能力是制约舰载机机群可用度乃至出动、作战能力的关键要素, 为提升舰载机机库维修效率并减轻传统人工制定维修计划的负担, 研究了舰载机机群机库维修任务调度方法。首先, 系统分析了舰载机机群机库维修任务调度的作业流程模式, 基于维修资源约束, 面向实际维修任务需求, 提出了将舰载机机群波次可用度指标和机库维修人员负载均衡性指标作为分层优化目标, 建立了舰载机机群机库维修任务调度模型。其次, 将模型抽象为多技能资源受限项目调度问题, 提出了基于资源约束推进的串行调度机制, 并设计了混合教与学优化算法。最后, 通过设计仿真案例和算法对比, 验证了模型和算法的可行性与有效性, 所提出的混合教与学算法具备更好的收敛速度和优化性能, 有一定的工程借鉴意义。     

考虑期望体系效能衰减的舰艇编队等级修理计划优化

舰艇编队等级修理计划优化直接关系到各类战训任务的有效完成和修理经费的科学使用。基于“定期与'双控’相结合”修理模式, 考虑舰艇编队的体系化运用、舰艇效能衰减特性以及决策者期望和偏好, 运用前景理论综合构建舰艇编队期望体系效能模型, 进而以体系效能价值函数最大为目标, 以修理工期、跨期修理、修理经费、装备效能、在航率等为约束条件, 系统构建面向舰艇编队的等级修理计划优化模型, 最后运用基于混合编码的粒子群优化算法对模型进行求解。结果表明, 该方法相对传统的计划编制方法, 舰艇编队体系效能和分项效能更高, 舰艇使用与修理之间的关系协调更好, 对于科学编制舰艇编队等级修理计划, 确保舰艇编队战训任务有效完成能够提供有力的技术支撑。