潜艇综合训练仿真系统HLA联邦设计与开发研究

为了构造潜艇综合训练仿真系统更为合理的体系结构,增强联邦各仿真部位和控制部位的可重用性和互操作性,在技术手段上保证潜艇综合训练仿真系统的开发水平和训练质量,结合潜艇部队装备发展和作战训练实际,针对仿真驱动的潜艇实装作战训练仿真系统,基于高层体系结构(HLA)机制,结合HLA接口规范所提供的六类服务,重点研究潜艇综合训练仿真系统联邦的设计与开发过程等内容。     

高层体系结构多联邦互连技术研究

高层体系结构（HLA）支持在单一联邦招待中的成员间的互操作。随着仿真系统规模的不断扩大，成员甚至联邦的重用对于系统的快速扩展至关重要。因此多联邦互连的问题亟待解决，本文首先对HLA的重用性和互操作性进行了分析，接着阐述了四种实现多联邦互连的基本方法，最后提出了层次联邦的实现方案。     

基于高层体系结构的舰潜对抗仿真系统设计

针对水面舰艇与潜艇对抗情况及其作战环境,为解决不同仿真器、模型之间的互操作及仿真组件的可重用性问题,提出了基于高层体系结构(HLA)的仿真系统设计方案,设计了由舰艇、潜艇、直升机、鱼雷等成员组成的舰潜对抗仿真系统,并就系统设计、开发及实现过程中所需解决的主要技术,如仿真系统框架结构设计、OMT设计、联邦成员实现、仿真应用与开发等分别作了讨论。此项研究对其它基于HLA的仿真系统的联邦设计与开发具有一定的参考价值。     

联邦开发全过程中的多分辨率建模问题分析

多分辨率建模是当前建模与仿真领域的研究热点。模型的多分辨率问题贯穿联邦开发的全过程,研究基于HLA的联邦开发全过程中的多分辨率建模相关问题对于多分辨率建模的实现具有重要意义。首先介绍了多分辨率建模的一些基本概念。然后详细讨论了联邦开发全过程中的多分辨率建模相关问题,讨论了在系统分析、FOM设计、成员划分、成员实现和VV&A等不同阶段如何分析和处理和多分辨率建模相关的问题。     

基于HLA的潜艇航行训练模拟器的研究

根据当前的仿真技术发展和面临的潜艇航行训练模拟器实际需求，提出并设计了基于HLA(High Level Architecture)的潜艇航行训练模拟器的体系结构，并对各联邦成员的构成、开发过程及其关键技术进行了研究，包括HLA、基于FEDEP(Federation Development and Execution Process)模式的开发过程，基于虚拟现实技术的三维视景联邦成员的实现等，最后阐明了该模拟器的实用性。     

构建可扩展的HLA联邦成员架构

在分布式仿真领域内,HLA机制使不同类型的联邦成员集成为一个分布交互的综合仿真系统,实现联邦成员在特定的联邦内即插即用,具有较高的重用性和互操作性。但是,这种以FOM信息为中心的联邦开发模式,使联邦成员在不同的联邦中实现重用性和互操作性能力受到限制。可扩展的HLA联邦成员架构,通过组合具有可重用和互操作能力的仿真模型组件来构建一个功能可定制和大小可伸缩的联邦成员,提高了联邦成员在不同的联邦中仍然保持重用性和互操作性能力。     

基于HLA和组件技术的仿真训练系统扩展

为促进各独立开发的仿真训练系统间互连、互操作和资源重用,在HLA框架下,应用组件技术对已有仿真训练系统进行扩展,将一些小的、各种形式的仿真应用,如各类模拟器或训练器,联合起来形成一个大的仿真训练系统.通过设计通用性强、可扩展性好的对象类结构体和对象实例结构体,可开发通用的联邦成员组件;通过开发联邦成员组件,可使各类语言环境开发的系统纳入到HLA框架中;通过封装联邦成员间数据交换过程,可有效屏蔽HLA/RTI程序开发复杂性,最终方便整合各类仿真资源.某型机模拟飞行训练系统扩展实践证明了该法的有效性.     

基于基本对象模型的仿真模型组装器的研究

在遵循联邦开发运行全过程标准的联邦开发过程中,出现了一种新的联邦开发模式.新的模式不再以联邦成员为单位,而是以仿真模型组件为单位多人协调合作开发所需的联邦.仿真模型组件的组装技术是构建这种仿真应用系统的关键技术之一.仿真模型组件必须通过组装才能形成仿真应用系统,才能实现仿真模型组件的价值.通过组合具有可重用和互操作能力的仿真模型组件来构建一个功能可定制和大小可伸缩的联邦成员,使联邦成员在不同的联邦中仍然保持重用性和互操作性.     

基于HLA的航天任务仿真系统

以组建具有良好可扩展性和可重用性的仿真系统为目的,在HLA分布式仿真技术的基础上,采用面向对象的建模与仿真技术分析并设计了分布式的航天任务仿真系统。系统由控制中心,测控站,航天器和视景显示四类联邦成员组成,控制中心和测控站构成虚拟的航天测控网,完成对航天器的监测和控制,仿真结果通过视景联邦成员用3D图像表现出来。在对仿真系统不作任何修改的情况下,加入不同个数的航天器联邦成员,能够完成诸如单个航天器入轨和卫星星座等的航天任务仿真。在此仿真系统的基础上,通过扩展和重用,可以方便的组建特定目的的其它航天任务仿真系统。面向对象的建模与仿真技术应用于空间总体技术仿真是一种新方法,有利于更大规模的系统集成,也便于仿真组件的发展与重用。     

基于HLA/Simulink的通信对抗链路仿真系统开发

简要介绍了KD—HLASimulink工具箱以及基于Simulink的联邦成员典型结构；其次，以野战通信链路仿真系统为背景，重点讨论基于Simulink的超短波通信对抗联邦的设计，主要包括对象类、交互类设计和联邦设计；最后给出了联邦开发实例，包括联邦想定、联邦成员仿真模型实例、联邦测试和联邦执行结果。联邦开发实践表明，该系统具有良好的可扩充性和可重用性，可以实现联邦目标。     

基于GMMSTS的协同机制研究

分析了在广域网环境下进行大规模分布仿真时海量异构资源难以协同的问题,提出了一种基于网格的多用户多任务仿真训练系统(GMMSTS).详细研究了GMMSTS中存在的多种协同关系,定义了基于用户和基于联邦的两类协同机制,并讨论了具体实现方案,完成了复杂协作关系的有效管理.GMMSTS已应用到某雷达模拟训练器中,其中的协同管理模块成功地实现了多任务,多用户的协同,取得了良好的效果.     

DEVS/HLA分布仿真系统的时间推进方法研究

离散事件系统规范(DEVS)和高层体系结构(HLA)关注于不同的系统层次,将它们结合起来可以有效实现模型重用并利于仿真系统的校核和测试.DEVS/HLA分布仿真环境是将两者集成在一起的实现形式,该环境的核心在于如何利用时间管理服务在HLA分布模式下实现DEVS协议.在对DEVS/HLA环境的体系结构进行详细分析的基础上,详细研究了协调者控制和基于映射机制的两种时间推进方法,着重针对映射式方法提出了一种改进的时间推进算法,该算法能够为成员提供尽可能大的前瞻量,从而改进了DEVS/HLA系统的时间推进效率,算法的实际性能通过实验进行了验证.     

基于HLA的潜艇分布式作战仿真系统改造研究

潜艇分布式作战仿真系统是为作战系统开发、调试及验证提供较真实作战环境的大规模仿真系统。随着技术发展，如何将其改造成基于HLA，成为摆在人们面前的一个迫切问题。本文研究了基于HLA的改造方法，包括改造方案及关键技术。通过将原有基于UDP/IP的CAPI通讯接口替换为基于HLA的CAPI通讯接口，以及基于普通PC和地理信息系统Mapx开发全新导演台，成功实现了基于HLA的潜艇分布式作战仿真系统改造。     

基于HLA的舰艇电子战反导训练仿真系统设计

针对水面舰艇电子战系统模拟训练需求,进行了基于HLA分布式体系结构的训练仿真系统设计。以单舰电子战反导作战为仿真对象,从应用角度分析了舰艇电子战反导训练仿真系统的设计思路、组成和功能,并对其中一些关键问题提出解决方法。本系统主要用于舰艇电子战指挥员的指挥决策训练及指挥员与舰载电子战装备操作手的协调配合训练。     

试验与训练使能体系结构(TENA)研究

试验与训练使能体系结构是美国国防部正在开发的试验与训练领域的公共体系结构,其目的是能以快速、高效益的方式实现用于试验和训练的靶场、设施和仿真之间的互操作,促进这些资源的重用和可组合。TENA表达了建模与仿真高层体系结构(HLA)所不支持的试验和训练需求,改进了靶场与仿真交互的能力。TENA对于实现基于仿真的采办(SBA)和网络中心战(NCW)环境下的试验和训练具有重要的促进作用。     

基于虚拟现实的载人潜水器操纵运动仿真系统

载人潜水器操纵运动仿真系统可用于性能研究和人员训练.与已有类似仿真系统不同的是,介绍的仿真系统显示的海底视景是基于驾驶人员通过摄像头所观察到的清晰化小场景,更符合潜水器操纵实际情况.介绍了仿真系统的体系结构,建立了空间六自由度运动方程,进行了仿真计算,讨论了两个影响视景显示的关键问题:视景建模和显示的实时性.工程试验结果表明,仿真系统的设计是合理有效的.     

基于HLA的地域通信网对抗仿真系统研究

仿真是研究地域通信网性能的一种有效途径。在研究外军地域通信网络的基础上,开发了基于HLA和OPNET的地域通信网络仿真系统。通过导调成员、网络仿真成员、对抗成员和显示成员的数据交互,实现了网络对抗仿真的功能。阐述了仿真系统的设计方案,给出了仿真系统平台的具体实现方法,并分析了开发的关键技术。仿真结果证明了该方法的可行性和实用价值,为进一步地对抗算法研究提供了平台支撑。     

基于HLA某型装备虚拟操作训练系统

针对某大型复杂装备的操作训练,提出了基于HLA的分布式虚拟操作训练系统设计方案。文中首先对系统的特点和功能进行了简要的介绍,并在此基础上给出了联邦成员的划分原则,然后重点研究了各类型联邦成员的设计方法,主要包括本地仿真逻辑设计和联邦成员间通过RTI的交互方法设计,给出了本地仿真设计的流程和联邦成员间发生交互的具体步骤,最后给出了操作类联邦成员的仿真流程。