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。     

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。     

聚合级装备作战单元机动防空任务可靠性仿真

装备作战单元的任务可靠性是装备作战单元作战效能的一个重要因素,也是衡量装备作战单元其它性能的重要基础之一.采用平均故障间隔时间作为装备作战单元任务可靠性的评价参数,分析了聚合级装备作战单元的层次,剖析了其平均故障间隔时间的含义,给出了其在机动防空任务下平均故障间隔时间的仿真方法和仿真流程,应用Petri网技术在ExSpect仿真环境下建立了聚合级装备作战单元的任务可靠性仿真模型,实现对聚合级各层装备作战单元平均故障间隔时间的仿真.最后,通过实例,验证了模型的正确性和实用性.     

聚合级实体仿真中损耗模型参数校准方法的研究

建立基于兰彻斯特方程的聚合级实体损耗模型的关键在于损耗率系数的确定。目前采用的方法多是根据经验或直接主观决定，这种方式严重制约了方程本身的可信性，也使得聚合级仿真结果与高分辨率仿真结果之间出现严重的不一致性问题。提出了一种利用高分辨率仿真模型的揄出数据对聚合级实体损耗模型系数进行校准的方法。该方法考虑了对抗双方武器本身性能，同时也利用了高分辨率的仿真结果，实验表明，聚合级仿真结果更加逼近于高分辨率仿真的结果。因此，该方法对于维护多分辨率模型间的一致性起到了很好的借鉴作用。     

面向团队结构的耦合任务群分解算法与仿真

由于难以恰当地描述多个任务两两之间的关系,耦合任务群的分解仍然是一个难题.根据研发团队的结构特点提出两种耦合任务群分解方法:基于敏感度、可变度和任务量的分解方法将布尔型DSM转化成舍有敏感度、可变度和任务量信息的矩阵,然后将该矩阵转化成相互作用强度距离矩阵,再进行聚类,使相互作用较强的任务聚在一起;基于任务属性灰度关联相似度的分解方法用灰度分析法计算各任务属性的权重,然后根据任务属性及其权重建立任务距离矩阵,再进行聚类分解,使相似的任务聚在一起.用MATLABWebServer工具开发了基于WEB的耦合任务群分解仿真模块,采用仿真比较的方法分析算法对任务分解结果的影响.     

基于任务分解的作战仿真研究

大规模作战的仿真对仿真系统的计算能力和容错能力都提出了很高的要求,所以对大规模战争系统的仿真正在向分布式和并行计算方向发展。该文对大规模复杂战争仿真系统的研究涉及到的仿真任务分解、仿真计算资源的监测与管理、仿真任务负载的动态平衡和仿真任务的迁移等问题进行了阐述。提出了任务分解的三种策略,在任务分解的基础上,给出了实现大规模作战分布式仿真系统的初步结论和建议。     

聚合级CGF仿真中仿真应用程序的管理

对于大规模的聚合级CGF仿真,需要一定数量的计算机资源来实现,为了尽量减少占用的计算机资源和仿真中联邦成员的数量,也为了加强对这些资源的管理,针对具体的仿真应用,建立一个来管理聚合、解聚过程中需要的仿真程序的主控台是十分必要的,另外,为了加强对运行在所有机器之上的如此众多的仿真应用程序的管理,开发AST_SERVER和AST_CLIENT应用程序管理软件,可以提高聚合级CGF仿真项目的开发效率。     

聚合级CGF关键技术的研究

基于HLA高层体系结构的多粒度CGF模型是分布交互仿真领域的关键技术,在综合了动态聚合解聚算法、动态资源分配、聚合级模型再构等聚合级CGF关键技术基础上,提出了一些建设性的解决方案,并在此基础上开发出一套多粒度的装甲部队CGF原型系统,验证了对聚合级CGF关键技术研究结果的可行性。     

任务主体二元约束下作战任务分解EVA方法

针对复杂作战任务分解中存在的随意性、不确定性问题, 综合考虑任务主体能力属性和结构特征等二元约束, 提出了一种由子任务集提取(extraction, E)、约束检验(verification, V)、子任务集调整(adjustment, A)等步骤递进循环形成的任务分解EVA方法。首先, 构建了全局任务空间, 提出基于任务匹配的子任务集提取方法; 其次, 针对任务主体能力属性和结构特征的二元约束, 建立了子任务集调整模型, 通过改进精英保留策略, 引入任务分解粒度和交叉变异概率动态调整策略, 提出了一种引进的非支配排序遗传算法-Ⅱ(improved non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ, INSGA-Ⅱ)算法; 最后, 进行仿真实验, 验证了算法相较于传统多目标优化算法在解集多样性、收敛性和时间性能上的优势。研究结果表明, 所提方法能够使决策者依据任务主体实际自主调控任务分解结果, 在一定程度上克服了传统方法过度依赖主观经验, 忽略任务主体能力属性、结构特征约束的问题。     

集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统

仿真验证是检验多机器人协调策略与算法的重要一环.为满足多种策略、算法验证的需求,研发多机器人仿真系统是必要的.为此,开发了一个集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统ColonySin,融入了基于合同网的任务分配和基于有限状态机的任务建模机制,为用户提供简单快捷的任务建模和分配接口.该仿真系统人机界面友好,独立于用户算法设计,能够实现多算法多任务验证功能.仿真系统的功能通过仿真实验进行了验证.     

空间预警系统任务分析/规划仿真环境

针对空间预警系统的任务分析和规划问题，使用基于ASPEN的表示建模语言建立起航夭系统的任务模型，将Pareto遗传算法、混合遗传算法等多种搜索算法，和卫星仿真软件STK集成在一起，建立了一个任务分析规/划仿真环境，并在其中进行了一些仿真分析研究，如预警卫星星座优化、预警卫星传感器调度等。     

基于区域划分的任务树技术在战场仿真中的应用

提出的任务树技术较好地解决了战场仿真对象的种类、数量的不确定性和从属关系的多样性的问题。该技术在仿真对象的建模、运动、发射、碰撞和探测、以及三维显示等方面具有较好的可实现性。     

无人作战飞机任务规划与控制单元仿真系统

首先对无人作战飞机任务规划与控制单元的总体方案进行设计,对仿真系统的各功能模块进行了描述.然后提出了分层递阶的任务规划与控制功能结构及其逻辑框架,并给出基于可扩展标记语言的任务链模型.最后实现了控制单元指挥多编队无人作战飞机协同作战的仿真,并对进一步的研究进行了展望.     

空军战役过程推演系统的想定生成设计与实现

介绍了一个用于空军战役过程推演仿真系统的想定开发系统。该系统主要包括战场环境生成、武器装备信息管理和想定编辑子系统。该系统以Sim2000建立的模型类为基础，根据模型类信息建立战场目标，生成战场环境，并支持作战任务的规划，最后本文给出了该系统的设计与实现。     

对地任务规划系统威胁空间综合量化建模与仿真

针对任务规划系统中传统威胁建模存在的缺陷,提出一种威胁空间综合量化建模的方法。将威胁空间分为硬威胁空间和软威胁空间,着重对软威胁空间的量化建模进行了研究;通过将数字地图转化成极坐标辅助网格,并借助辐射的概念,对雷达与防空火力两类软威胁空间的边界进行了精确建模;采用概率的方法得到软威胁空间的威胁分布,并引入势场理论对软威胁空间进行了量化,将软硬威胁量化进行融合,最终得到威胁空间的综合量化分布;仿真结果表明了该方法的有效性。     

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。