空军作战仿真模型聚合与解聚研究

模型聚合与解聚问题是多分辨率建模需要解决的核心问题之一,其本质是不同分辨率等级模型之间的转换,完成不同分辨率模型之间的交互。以空军作战仿真中不同层次仿真系统集成问题为背景,论述了模型聚合与解聚的基本原理,给出了模型交互的基本准则;在对空军作战仿真模型聚合与解聚问题分析的基础上,详细论述了实体位置、速度、状态以及战损、战斗力指数的聚合与解聚问题,并给出了面向工程实践的聚合与解聚方法。     

基于周期驱动的动态聚合解聚多分辨率建模仿真方法

针对传统动态聚合解聚多分辨率建模仿真面临的链式解聚,一致性维护难,复杂度高,实用性差等问题,提出了一种基于周期驱动的动态聚合解聚多分辨率高效仿真模型.其基本原理是模型的聚合解聚不受控于实体内部的复杂交互,而是以固定的周期为驱动,并允许跨分辨率交互发生,此外,模型力求实现宏观上的一致性,而不去对个体的一致性进行特别关注.介绍了模型的仿真调度机制,建立了参数化聚合解聚形式化模型,分析了模型对体系复杂特征的影响.此外,对模型的可控性(误差和计算复杂度)进行了理论分析,表明了宏观一致性解的存在性,并理论上证明了模型存在且只存在一个单位增益因子,从而简化了求解过程.最后,以武器装备体系为例,在多分辨率架构设计的基础上,对模型可行性和有效性进行了实验验证.研究对于多分辨率建模仿真技术的推广应用具有重要的促进意义.     

多分辨率建模在航母战斗群作战仿真中的应用研究

多分辨率建模(MRM)可较好地从不同角度不同层次描述战场实体和行为过程,被认为是现代作战仿真的一种有效方法.运用该方法对航母战斗群的作战仿真问题进行了研究.首先介绍了多分辨率模型、主要多分辨率建模方法及聚合解聚的工作程序,进而分析了多分辨率建模应注意把握的几个问题,阐述了应用多分辨率建模法研究航母战斗群作战仿真的必要性,然后使用三个抽象层次——作战层、战术层、技术层对航母战斗群进行建模,并应用聚合解聚法对位置、战损及作战效能三个要素进行了映射示例.     

多分辨率建模方法在通信兵作战仿真中的应用

多分辨率建模是作战仿真研究的重点和难点。根据联合战役通信兵作战仿真的模型体系和常见多分辨率建模方法的优缺点,分别采用视点选择法和聚合解聚法构建了联合战役通信兵作战仿真中最主要的三类模型。应用结果表明,在联合战役通信兵作战仿真中进行多分辨率建模能够较好地满足作战仿真的需求,提高仿真系统的开发效率。     

一种多分辨率仿真模型构建方法

针对人在回路仿真推演中高层级指挥员下达作战任务与仿真系统模型指令之间的分辨率鸿沟，提出了一种基于行为树的多分辨率模型构建方法。通过改进行为树语法，实现了低分辨率作战任务解聚为高分辨率仿真系统指令；通过设计嵌入行为树的决策模型，解决了模型指令执行过程中面临的资源不确定性、执行效果不确定性问题。设计了夺取制空权作战场景，验证该方法的有效性。     

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.     

离散事件系统仿真事件表数据结构的评价

离散事件系统仿真事件表数据结构的优劣直接影响着系统的仿真效率,因而有必要对它进行研究.本文提出了一种基于事件表分布函数的事件表数据结构的评价方法,并使用这种方法分析了三种事件表数据结构.仿真结果表明,这种评价方法对分析事件表数据结构是非常有效的.     

计算机生成航空兵力的多分辨率建模方法研究

仿真实体的多粒度表示在分布仿真环境中具有十分重要的研究意义.探讨了多分辨率建模的概念和内涵,对多分辨率模型的建模方法进行了比较分析.根据仿真任务的不同,适应不同的仿真阶段,建立了不同粒度的航空兵力模型.聚合级飞机的运动方程主要考虑质心运动的运动学方程,动力学模型采用极限参数模型实现.通过补充姿态角信息和飞机位置信息实现了解聚过程.通过航向控制、航迹迫近、位置迫近算法,实现了聚合过程.     

聚合级实体仿真中任务的分解与解聚

提出了聚合级实体任务分解和任务解聚的概念。任务分解是任务空间概念模型(CMMS)的核心问题,提出了任务分解的一般指导原则和基本方法。任务解聚是多分辨率仿真中不同分辨率实体保持任务一致性的必然要求,提出了聚合级实体发生解聚时其指挥任务的解聚方法。给出了装甲营进攻过程中任务分解与解聚的示例。     

聚合级实体仿真中的若干关键问题分析

随着仿真规模的不断扩大及可信性要求的不断提高,聚合级仿真也越来越受到大家的重视。指出了聚合级实体实际上是一个相对的概念,在应用上应有一定限制;分析了聚合级实体仿真的特性,对聚合、组合及分解、解聚等概念进行了辨析;介绍了多分辨率建模中模型选择的三种方法,分析了它们的优缺点,重点指出了目前应用较广泛的多重表示法的不足之处;最后,从战场环境、物理模型、指挥控制和保障过程四方面指出了聚合级实体仿真中还存在的问题及下一步的研究方向。     

一种基于路网网格化的微观交通仿真模型

针对采用元胞自动机进行微观交通仿真空间分辨率较差的特点,提出了一种基于道路路网网格的微观交通仿真模型.通过在仿真前或者仿真期间设定一维车道和二维路口网格的大小,对道路路网进行不同空间分辨率的分割,但在仿真车辆运动模型方面,仍采用元胞自动机模型进行仿真.这样既保留了元胞自动机进行交通仿真的优点,又克服了该方法在空间分辨率较差方面的缺点.文中还通过仿真实验,对一维路网网格和二维路网网格大小的设置对仿真结果的影响进行了分析.分析的结果表明：不同的仿真空间分辨率对车辆的平均速度和车道/路口占有率有较大的影响,但对流量的影响不显著.     

生产物流系统交互性层次仿真方法研究

在交互式仿真对生产物流系统的分析过程中往往需要借助于虚拟现实技术和仿真与可视化的同步计算能力。虽然高分辨率模型能够更加精确的描述实际系统的行为，但是随着仿真模型复杂度的增加，整个仿真系统需要运行在高分辨率的条件下，导致计算机计算负荷增大，计算能力成为瓶颈。在虚拟环境下对生产物流系统进行交互式仿真分析要求仿真和可视化的实时性。基于层次建模和多分辨率仿真技术，提出了一种新的生产物流系统交互式仿真方法，并以汽车生产物流系统为例，开发了原型系统，验证了新方法的有效性。     

复杂产品多分辨率模型跨层次切换技术

在复杂产品研发设计过程中,不同设计阶段有不同的设计目标,并依据仿真目标有不同类型的仿真任务,需要不同分辨率的复杂产品仿真模型参与仿真。针对多分辨率特性对模型与接口进行定义,在此基础上研究模型分辨率的控制机制,对系统结构状态和模型分辨率状态分别建立描述机制,提出系统分辨率的控制机制,梳理出一种跨层次切换技术。经过实验验证,该方法可有效解决模型分辨率切换问题,在保证仿真精度的同时,提升仿真效率,节省所需的仿真资源。该方法结构简单,有望在未来进一步推广使用。     

离散事件系统仿真程序的正确性验证

本文在仿真事件图的基础上建立了离散事件系统仿真过程的数学模型,它包括事件表转移模型和状态空间模型,讨论了仿真过程数学模型在仿真程序正确性验证中的应用.     

无人飞行器Ad Hoc网络仿真研究

针对无人飞行器Ad Hoc网络仿真研究中的不足,提出了一种基于多分辨率建模的分布交互式仿真方法,利用元建模技术拟合高分辨率模型的输入/输出关系,对得到的元模型族进行适当裁剪和组合构造低分辨率模型,满足了多分辨率模型间的行为层次一致性。采用HLA高层体系结构,以KD-RTI为运行支撑环境实现了仿真原型系统。在想定场景下进行了无人飞行器Ad Hoc网络性能优化,实验结果表明,多分辨率建模提高了仿真效率,满足仿真优化应用的需求。     

基于ARENA的场站飞行保障过程建模与仿真

运用离散事件仿真(DES)方法建立了航空兵场站飞行保障过程的数学模型,包括单个保障类型Ack模型、和整个飞行保障过程的层次结构模型PRi,以及飞行保障过程仿真策略模型PS。并在所建的数学模型的框架下利用离散事件仿真软件ARENA对航空兵场站网络化飞行保障过程进行了仿真。仿真结果表明:网络化条件下的主动保障方式的保障时间可以比传统的被动保障方式的保障时间缩短4.3分钟,提高保障效率10.5%。     

分布交互式仿真中的多分辨率模型并发运行问题研究

同一实体的不同分辨率模型的并发运行经常出现在分布交互式作战仿真中。研究了分布式仿真中不同分辨率模型并发运行时的若干关键技术。提出了同态属性和同态交互的概念；研究了多分辨率模型并发运行时的一致性维护问题，给出了多分辨率模型的一致性维护算法；研究了并发交互冲突的解决方法，包括：加锁方法、冲突检测法和面向模型的方法等；分析了同态交互对仿真结果的影响，给出了处理同态交互的基本原则。     

一种模型分辨率的定量度量方法

多分辨率建模是复杂大系统建模与仿真的关键技术之一，目前相关的研究主要采用了定性分析的方法。随着仿真技术的不断发展，这些定性分析方法已成为进一步研究的瓶颈，提出了定量分析模型分辨率的需求。在深入研究模型性质的基础上，建立了模型分辨率的定量描述概念，提出了一种具有方向性的基于描述的细节层次和详细程度的分辨率定量度量方法，并以一简化的气象模型为例说明了其应用。最后通过理论分析和推导，证明了该度量方法的合法性。     

某导弹引信安全控制系统的动态过程仿真

某导弹引信安全控制系统是一个离散事件驱动的过程控制系统。本文以该系统安全性评估的仿真需求为背景，介绍了在MATLAB建树仿真环境中建立虚拟系统、设计虚拟飞行试验、进行动态过程仿真和故障仿真的方法，并给出系统结构模型、虚拟系统模型以及动态过程仿真和故障仿真结果。     

多分辨率模型系中的一致性问题研究

在多分辨率建模中，保证不同分辨率模型之间的一致性是多分辨率建模的重要任务之一。首先提出了多分辨率模型系的概念和多分辨率模型系中模型间一致性的概念。在此基础上从仿真分析层、I／O层、状态层和结构层等四个不同层次上研究了不同分辨率模型之间的联系，给出了不同层次上模型之间一致度的计算公式。