面向复杂仿真因果追溯的行为建模方法

基于行为建模的因果追溯方法是解决复杂仿真分析中因果关系追溯问题的一种思想。该思想依据仿真系统运行结果数据,重新构建描述因果关系的行为模型,并基于这些行为模型进行因果追溯。为了建立良好有效的行为模型支持追溯,首先介绍了因果关系的概念及其结构描述;然后将追溯划分为三个层次:系统表层、系统深层以及组合层,最后选取事件图行为模型为基本模型,按照这些层次分别对其进行扩展,从而获得不同层次的行为建模方法支持因果关系的描述和建模。     

支持路径分析的仿真因果追溯分析方法

通过因果追溯分析对仿真结果作出因果解释是仿真非常重要的一个环节.为了支持因果分析,首先提出扩展事件图,以重构仿真中发生的事件以及事件之间的因果关系;然后根据对图模型的概率参数,分析最可能作用路径和最主要作用路径,以获取更多的知识;最后以一个导弹攻防对抗仿真为例,对以上方法进行了必要的验证.     

基于时间事件模型的实时系统仿真与时序分析

提出了一种基于时间事件模型的实时系统时序分析方法。该方法以仿真为基础对目标系统进行分析,不仅可以描述实时系统的周期和非周期任务,各种同步事件以及与时间有关的行为特征,而且还能够刻画实时系统中多个任务间的通信与同步特性;通过基于优先级的可抢占式的任务调度算法对目标模型进行仿真执行,并基于仿真结果对其进行时序分析,如任务响应时间和执行时间等,避免了形式化分析方法存在的状态空间爆炸问题。最后通过实例验证本模型与方法的有效性与实用性。     

面向复杂电磁环境的体系作战仿真平台设计

战争模拟可划分为战略、战役、战术和技术4个层级。国内外现有战役战术级体系作战仿真平台无法驱动技术层电磁设备专用模型，导致其战场复杂电磁环境仿真逼真度受限。借鉴柔性分析建模与训练平台(flexible analysis modeling and exercise system,FLAMES)系统模型体系架构，基于离散事件仿真系统(a discrete event system simulator,ADEVS)引擎模拟库，设计开发了一套融合战役、战术和技术3个层级，支持系统、实体和组件三级独立仿真步长设置且动态可调的柔性作战仿真平台柔性作战仿真平台(flexible operation simulation,FOSim)。通过驱动技术层专用模型，该平台可将更细粒度电磁设备模型纳入体系作战仿真回路，从而在大规模的战役战术级体系作战仿真中实现高逼真度的复杂电磁环境生成和电磁环境影响效应模拟。     

基于广义微分Petri网的混合系统仿真方法

针对混合动态系统仿真的特点，建立其广义微分Petri网仿真模型，将混合系统的仿真统一于同一建模框架下，在此框架下，离散事件和连续状态变化对混合系统演化的推动作用均可以通过仿真模型中的变迁激发来完成，通过对广义微分Petri网的仿真过程进行分析，给出了基于该模型框架的仿真算法，并对仿真过程中出现的由资源共享引起冲突现象及其解决方案进行分析，最后讨论了仿真系统的死锁及其避免问题。     

支持追溯分析的武器装备仿真评估框架及应用

针对通常作战效能评估缺乏追因分析的问题，新方法论提出了效能-能力双层指标体系，利用仿真实验数据，采用效用函数法及TOPSIS法，分别对武器装备作战效能及其各大组件能力进行评估，进而追溯分析出武器装备作战效能的影响因素。以装甲装备的军事对抗仿真评估为例，最终的评估和分析结果表明，评估方法可行，评估结果合理可信，的确具有较好的追溯功能。     

人在回路作战仿真中"人"的仿真可信度

战役级作战仿真有时需要实体级人在回路作战仿真提供某些基础数据。与用于战术训练的人在回路仿真不同,这类人在回路作战仿真注重仿真试验结果的科学性和合理性,其中的仿真器操作人员实质上是对战场上相应岗位参战人员的模拟,是整个仿真系统的一个有机组成部分,因此同样存在仿真可信度的问题。选择合适的操作人员,对其进行有针对性的培训,并且在试验过程中加强组织引导,是操作人员能够逼真模拟参战人员状态和行为的必要条件。     

基于Petri网的战役机动铁路输送仿真

提出了战役机动铁路输送的Petri网模型，运用该模型建立了分布式仿真系统，模拟了战役机动索件下的大觌爿芙郎队铁路输送，实现了铁路中断、车站破坏等战场情况下的列车仿真运行。通过对仿真结果的分析，得出战役输送的总体评价，为作战运输指挥提供一定的依据。     

基于仿真优化的集装箱堆场大门系统规划研究

运用仿真优化方法对集装箱堆场大门系统规划问题进行了研究。建立了大门系统规划问题的数学模型，规划目标是在满足系统作业要求的前提下最小化大门系统的建设费用；根据系统作业中存在的不确定性、随机性活动的特点，建立了大门作业系统的离散事件仿真模型，并运用仿真模型与启发式算法相融合的仿真优化方法进行求解；运用案例分析验证了该方法的有效性，同时进行了敏感性分析。     

空军战役过程推演仿真系统研究

面向空军武器装备论证的实际需求，介绍了辅助装备论证的空军战役过程推演仿真系统的构成及其主要功能，提出了一个面向空军战役过程推演的仿真系统的体系结构。该系统以Sim2000为支摔平台，由模型体系、想定编辑器、数据管理和态势显示等应用部件组成。     

一维流体相变过程的统一分布参数模型及数值仿真方法

流体流动相变系统在工程领域具有十分广泛的应用。针对流体相变系统动态过程仿真模型所存在的几个主要问题，建立了一维流体相变系统动态过程的统一分布参数模型。给出了一种基于流体质点追踪思想的解析．数值混合仿真方法，有效地解决了此类系统现有动态仿真模型中难以避免的数值稳定性问题、仿真模块频繁切换问题和工质相变点瞬态位置难以准确确定等问题，从而为一维流体相变系统提供了一种十分有效的建模及数值仿真方法。     

三维虚拟士兵建模与仿真研究

针对三维虚拟士兵在军事仿真领域的需求,重点研究了虚拟士兵几何外形特征的快速重建,动作分析与合成,行为模型等关键技术,并基于OpenGL开发了具有较强通用性的数字化三维虚拟士兵生成与模拟开发平台(3D Soldier Pro SDK)。该平台在三维战场仿真、城市反恐作战仿真等领域中有广泛应用。     

星载GPS低轨卫星跟踪数据的建模与仿真

在研究星载GPS低轨卫星系统的基础上，建立了星载GPS低轨卫星跟踪数据的仿真模型，编制了相应的计算机程序。仿真模型包括卫星参数模型、动力学模型和观测误差模型。仿真计算表明，卫星参数模型和动力学模型真实地反映了卫星的运动规律；误差模型反映了观测环境对信号的传播影响。同时可以调节和选择仿真模型的参数，仿真采用不同高度、具有不同星体参数的低轨卫星和具有不同误差大小的跟踪数据，这对于论证星载GPS定轨方案、评价定轨算法、设计GPS接收机等有一定的实用价值。     

基于SAR仿真图像的地面车辆非同源目标识别

充分的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)模板数据是目标识别算法(尤其是基于深度学习的智能目标识别算法)获得优异识别性能的关键, 基于实际测量获取充分SAR数据是不现实的, 基于电磁散射建模的SAR仿真成为当前获取充分样本的一种有效途径。SAR仿真图像与实测图像为非同源数据, 由于SAR仿真的目标几何模型与实物之间差异、SAR仿真过程中的传感器模型与实际传感器性能之间差异、实物所处的背景环境与SAR仿真的环境之间差异、电磁建模方法本身误差等因素导致SAR仿真图像与实测图像存在差异, 会影响识别性能。针对这一问题, 首先采用一种基于高频渐近技术和离散射线追踪技术的SAR仿真方法获取地面车辆目标的SAR仿真图像, 再利用卷积神经网络方法、线性/非线性特征变换方法实现对MSTAR实测数据的非同源SAR目标识别性能对比分析。实验结果表明, 直接使用SAR仿真数据无法实现对实测SAR数据有效识别, 而线性/非线性特征变换可以改善非同源SAR目标识别性能, 一定程度上缓解由于SAR仿真数据与实测数据存在差异导致的识别性能差的问题。     

航天动力学的面向对象建模

在面向对象设计方法的指导下,通过对象间继承关系、聚合关系、委托关系和使用关系的分析,建立了用于航天动力学仿真的面向对象模型。利用这一模型,可以为不同复杂度的航天动力学建模提供支持,方便构筑面向具体问题的应用。     

行为驱动的仿真模型组合方法研究

针对目前海洋智能航行器仿真系统在开发过程中模型的动态行为很难验证的问题,给出了一个通用的基于行为的仿真系统开发框架,并提出了行为驱动的模型组合方法。首先在研究了仿真模型的行为特性的基础上,采用演算的进程表达式表示组合交互过程,描述状态转换和消息传递序列,利用其转换函数和进程推演验证组合过程的行为兼容性,然后通过水动力组合的应用实例具体描述了行为驱动的组合验证过程。最后给出了该方法在水下水下机器人和水面无人艇仿真试验中的应用情况,进一步证明了方法的可行性。     

车载火炮系统动力学仿真

主要对履带车辆在粗糙地面行驶时车载火炮系统的振动问题进行了动力学建模与仿真,主要有:通过基于三角函数相位的随机抽样法建立双侧不平地面模型、建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、车体与火炮的相互作用模型。本文的分析方法将履带车辆的振动对火炮运动的影响体现出来,更加全面和客观的反映了履带车辆行进过程中火炮的运动机理。通过对不同参数的模拟结果进行分析,能够定量的得到各参数变化对车载火炮系统在行进间振动与射击的影响程度,这对于车载火炮系统的设计与优化有着积极的作用     

基于多智能体的无线传感器网络仿真平台的研究

超大规模的无线传感器网络系统通过个体协同表现出群体智能行为特性，其理论分析和物理实验系统构建的困难使得仿真成为目前的主要研究手段。因此，采用基于角色的面向Agent程序设计方方法，从体系结构、角色类划分、角色间关系、角色绑定以及Agent类设计等方面论述了无线传感器网络仿真平台的设计与实现。该平台不仅能模拟无线传感器网络系统的功能执行，而且能体现其群体智能行为特征。     

基于光线追踪的实时超声模拟与虚拟现实的集成

为进一步提高超声医师培训效率以及降低培训成本，开发了一种与虚拟现实(VR)环境集成在一起的超声训练系统。将基于光线追踪的超声图像模拟方法整合到虚拟现实环境中，利用沉浸式VR体验进行医学超声培训，并将该方法获得的模拟超声图像与使用基于生成对抗网络(GAN)技术和Field II超声模拟器模拟的超声图像进行比较。实验数据表明，本文的超声模拟器在光线数量为256，模型的三角片数量超过200 000的条件下，能够以43帧/s的速度实时生成高质量的模拟超声图像，同时验证了光线追踪结合VR环境进行超声模拟是可行的。