预警卫星系统作战体系结构建模与验证

依据DoDAF和预警卫星系统的作战流程,构建了预警卫星系统作战事件跟踪(OV-6c)模型和作战状态转换(OV-6b)模型,以描述预警卫星系统作战过程的时序关系、各作战节点的状态转换以及信息流关系。基于Petri网将各节点OV-6b模型转换成可执行模型进行驱动,并构建和分析了各Petri网模型的可达图,结果表明,建立的OV-6b模型和Petri网模型是合理的、正确的。     

基于SysML系统设计的动态性能效能评价

阐述符合DoDAF标准的SysML系统体系结构设计、设计方案的可执行模型和定量化系统动态性能效能评价。通过作战案例分析,提出了指挥自动化系统体系结构设计过程中建立可执行模型的一般步骤,体系结构设计的可执行模型转化方法,系统性能评价体系的构建和动态性能效能测量方法。从而解决了由系统建模语言(SysML)实现的系统体系结构设计的动态评价问题。     

基于DoDAF的空基反导装备体系结构建模

空基反导是实现对战术弹道导弹(tactical ballistic missile, TBM)助推段主动防御的有效拦截方式。从探讨空基反导装备的体系需求入手,提出了使用国防部体系结构框架(department of defense architecture framework, DoDAF)视图产品建立空基反导装备体系结构可执行模型的方法和步骤,给出了空基反导装备体系结构和作战需求的可视化描述。具体采用了基于活动的静态模型描述空基反导装备的体系结构,采用基于过程和对象的动态模型描述空基反导装备的体系需求。     

基于PES的Petri网可执行模型生成方法

针对体系结构验证评估中可执行模型生成缺乏灵活性和扩展性的问题,提出了一种基于体系结构物理交换规范(physical exchange specification,PES)的Petri网可执行模型生成方法。该方法基于DoDAF 2.0提出的体系结构PES和支持对象化的扩展Petri网标记语言(Petri net markup language,PNML)规范,构建了基于PES的Petri网可执行模型生成框架,通过体系结构模型数据含义与Petri网模型元素之间的语义映射,建立了PES与扩展PNML之间的数据映射规则,并以作战活动模型为例详细说明了数据映射规则和转换算法;最后,以民间海上搜救体系结构为例,验证了所提方法的有效性。该方法实现了灵活、自动化的Petri网可执行模型生成,打破了体现结构建模语言和Petri网模型类型的限制。     

武器装备体系结构可执行模型

探讨了可执行武器装备体系结构的总体框架,分析了建立可执行体系结构的三个阶段,提出了建立可执行模型的方法和步骤。该方法以体系总体描述、系统体系结构、作战活动图、作战顺序图以及作战规则模型等视图产品为基础,通过视图产品到仿真模型的映射机制建立可执行模型。以ExtendSim仿真工具作为可执行模型的运行环境,选取战时情报侦察监视体系作为实例研究,说明了该方法用于武器装备体系结构动态分析是可行的。     

基于DEVS-SYSML-CPN的复杂武器体系建模方法研究

提出了一种基于DEVVSy-SysML-CPN的层次化武器体系建模与分析方法,该方法通过系统构件的逐层分解,以及系统静态模型、逻辑模型、可执行模型逐级映射的途径,能有力地应对集成复杂武器体系结构的分析问题,很好地支持了DoDAF的建模规范.重点阐述了DoDAF建模规范在复杂体系结构建模方面的不足,以及DEVS、SysML所做的改进.     

基于模型转换的C4ISR体系结构可执行模型构建

为解决当前可执行模型构建效率低、重用性差所造成的体系结构验证困难,实现自动化的可执行模型构建,提出了一种基于模型转换的C4ISR体系结构可执行模型构建方法。该方法基于国际国防企业体系结构本体规范（international defense enterprise architecture specification, IDEAS）,构建了C4ISR体系结构作战视图元模型;建立了对象Petri网（object Petri-net, OPN）建模元素与体系结构元模型数据元素的映射关系,重点研究了几种通用流程模式下体系结构元模型数据与OPN之间的语义转换规则;最后,以某防空作战指挥信息系统体系结构为例,依据获取的体系结构数据,基于以上方法有效地构建了验证作战规则的OPN模型。     

基于DoDAF的载人登月体系结构建模

针对传统文本模式存在的需求域与设计域之间信息离散、关联性差、不易追溯等问题，采用基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法开展载人登月系统设计。引入美国国防部架构框架(Department of Defense Architecture Framework, DoDAF),提出载人登月总体设计体系结构可执行模型的流程和方法；采用系统建模语言(system modeling language, SysML)建立了视图模型，描述了系统架构、需求模型和逻辑接口。并开展了初步逻辑仿真验证，可为载人登月系统设计和MBSE方法应用提供参考。     

C4ISR体系结构描述的逻辑和行为验证

针对体系结构描述过程中遇到的产品一致性问题,提出一种用可执行模型来分析验证模型一致性的方法.首先根据C4ISR体系结构描述过程中形成的活动模型、规则模型、数据模型,生成体系结构可执行模型,然后将可执行模型的仿真执行顺序、运行结果与作战想定以及动态模型进行对比,来对C4ISR体系结构描述进行逻辑和行为验证.用一个歼击机防空的例子来说明此个过程.     

基于面向对象思想的SoS体系结构设计方法

针对一类由众多组件系统集结而成的系统之系统（system of systems, SoS）以美国国防部体系结构框架（DoDAF）为标准,提出了一种基于面向对象思想的SoS体系结构DoDAF作战视图产品五阶段迭代设计方法。利用UML静态和动态建模机制的特点,采用自顶向下、自底向上相结合的方式实现SoS体系结构作战视图产品的面向对象描述。以一个战术导弹防御（tactical missile defense, TMD）系统为例,详细说明SoS体系结构DoDAF作战视图产品的面向对象设计过程,并总结了该方法的两大优越特性：横向通用性与纵向可复用性,以及由此给SoS体系结构带来的“柔性”优势。这是传统设计方法所不能实现的。     

C4ISR系统体系结构的仿真验证方法研究

C4ISR系统体系结构设计在系统研制中的地位和作用越来越受到重视,体系结构设计的质量将直接关系到系统开发的成败.体系结构验证是利用体系结构产品,将其转换为可执行模型,通过分析可执行模型的执行过程和结果,从而验证评估体系结构设计质量的方法.文章研究了体系结构验证的基本思路,利用现有的组件化建模仿真技术与环境,以部分C4ISR体系结构产品为基础构建仿真系统,通过仿真实验来进行体系结构验证,从而为体系结构验证提供技术支持.     

以活动为中心的体系结构设计方法研究

体系结构框架为开发和表示体系结构提供了规则、指导和产品描述,保证了在理解、比较和集成体系结构时有一个公共的标准.针对体系结构框架,在以产品为中心和数据为中心的设计方法的基础上,提出了以活动为中心的体系结构设计方法,定义了节点、信息、活动等体系结构的核心实体以及相互关系,分析了以活动为中心的体系结构开发过程和基于可执行模型动态特性分析方法,并以防空反导作战为例,说明该方法的可行性.     

可执行体系结构建模与分析

针对体系组分和需求动态演化等挑战, 提出利用可执行体系结构建模与分析辅助体系顶层设计, 尽早获取体系建设的关键信息. 首先, 提出了描述体系结构数据要素语义关系的语义概念模型, 在此基础上围绕核心实体及其关系进行体系结构描述构建了体系结构的静态模型; 其次, 以一种双向可追溯的方式将静态模型转化为可执行模型; 再次, 利用体系结构静态模型和可执行模型展开了体系结构分析, 包括静态分析、动态分析和试验分析; 最后, 以要地区域防空体系为例说明了方法可行性.     

基于fUML的C4ISR体系结构可执行

由于C4ISR体系结构模型缺乏可执行性,不利于体系结构的验证评估,为此提出了一种基于fUML(semantics of a foundational subset for executable unified modeling language models)的体系结构建模与分析方法。基于fUML元模型来定义C4ISR体系结构的可执行建模元模型,使用它们来构建C4ISR体系结构的可执行模型;定义可执行模型的代数语义域--可执行活动模型代数（executable activity model algebra,EAMA）,使用语义函数将可执行模型的行为语义转换为EAMA的进程项;定义EAMA的操作语义作为进程项的执行规约,通过对进程项的仿真执行来实现C4ISR体系结构的可执行分析,最后以区域防空作战系统为例说明了方法的可行性。     

基于SysML的系统体系结构产品设计

系统建模语言(SysML)是国际对象管理组织(OMG)开发的系统工程可视化体系结构设计语言。以该设计语言为基础,参照美国国防部体系结构框架文件(DoDAF),提出一种基于模块化功能分析的体系结构设计思路和体系结构产品描述过程。综合系统工程结构化方法和面向对象方法的优势,支持集成系统高层体系结构设计描述、分析及校验。论述系统体系结构产品设计步骤,并采用防空作战指挥系统的部分产品生成实例展示此过程。     

基于形式化方法的DIMA动态重构仿真与验证

针对可重构分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统在设计初期缺少仿真与验证手段的问题,首先分析了可重构DIMA软件体系的架构特征以及支持动态重构的层次化通用系统管理(generic system management,GSM)的组件功能划分...     

模型驱动的危机事件快速建模与分析方法

以2015年底俄土战机冲突事件为例,建立了基于模型驱动方法的快速建模与仿真分析框架,为类似军事冲突及争端事件应急判断提供快速建模与决策分析支持。通过场景建模、可执行逻辑分析和可视化仿真技术分别对危机事件进行静态结构建模、动态行为分析以及场景仿真验证。同时,利用具有自主知识产权的支持快速元模型定制的多视图建模工具ModelLink,与第三方分析与仿真工具集成,形成了以ModelLink为输入的跨平台模型自动生成、分析与互操作的分析链路,支持快速参数变更、直观可视化行为调整的敏捷响应。面向俄土战机事件,利用俄土双方及第三方关于事件细节的开源信息,构建了两种基本场景模型,通过对比不同方案的可执行逻辑分析以及仿真过程参数分析结果,校验了双方在事件声明中细节的合理性与真实性,同时支持后续不断补充开源信息后的模型调整与快速结论生成,具有很好的实用性。