大数据下仿真筛选实验及误差控制模型和应用

针对"大数据+仿真模型+后仿真分析"这一新型研究范式,提出基于基效应估计(EE),Bootstrap假设检验以及伪发现率误差控制(FDR)的"后仿真分析"筛选实验设计方法(简称BFEE).BFEE用于识别对仿真模型所感兴趣的响应起到最重要主效应/交互效应作用的少量关键因子.相比传统EE,BFEE保证了信息识别的统计精度和效力.与现有的仿真实验的序贯分支筛选法(SB)相比,BFEE无需任何模型假设,从而更容易适应大数据背景下的复杂数据特征.蒙特卡罗仿真的三种方法对比实验表明,BFEE在不需任何假设的条件下即可获得理想的实验效率和效力,在降低计算实验成本同时,保证了识别重要效应的精度.基于实际背景仿真案例的应用显示BFEE具有良好的实际应用价值.     

基于二水平误差控制的序贯分支筛选法及应用

针对仿真实验中三水平序贯分支（sequential bifurcation,SB）难以处理定性因子的问题,提出了基于两水平的误差控制SB法,并在序贯概率比（sequential probability ratio test,SPRT）检验群组效应过程中,采用动态的初始仿真次数作为初始样本点,提高了SPRT的效率,减少了统计推断所需的仿真次数. 蒙特卡罗仿真的对比分析以及基于实际背景的仿真案例应用,验证了在保证统计推断效力的条件下,所提方法能明显降低SB所需的仿真次数,并成功处理包含定性因子的仿真模型.     

基于改进SPRT的多重响应序贯分支筛选法

针对仿真实验中多重响应序贯分支法(MSB)不能验证单个因子对所有响应效应显著性这一不足,在改进Wa1d序贯概率比检验(SPRT)的基础上提出了一种新的多重响应序贯分支法(简称IMSB).该方法在仅增加少量仿真次数并在保证统计效力的基础上,即可获取单个因子对所有响应的效应显著性信息.蒙特卡洛对比仿真表明IMSB是切实可行的,在完全保证仿真实验效力的同时准确获取了因子对所有响应的效应显著性判断,且较传统的针对单个响应的SB法减少了大量的仿真次数,该方法在大型复杂仿真系统的后仿真分析中具有良好的实际应用价值.     

空间动态非参数杜宾模型及其应用

本文将研究重点放在一类特殊的空间动态面板数据模型——空间动态非参数杜宾模型的设定、估计与检验上,以研究不同空间单元之间的非线性影响.为此,本文就固定效应空间动态非参数杜宾模型给出了迭代估计及相应的假设检验方法,并根据蒙特卡罗模拟结果,对迭代估计方法加以改进.通过仿真实验和实证应用,验证了对于固定效应空间动态非参数杜宾模型,尤其是N和T比较大的情形,本文给出的改进方法是稳定有效的.     

基于程式化模型与梯度信息随机克里金法的风险测度估计

嵌套仿真是估计金融衍生产品投资组合风险测度的常用方法,但是其仿真计算量大,运算效率较低.本文提出了基于程式化模型的随机克里金法(stochastic Kriging,SK)来对投资组合损失函数进行拟合,替代大量的内层仿真,从而提高运算效率.在此基础上,本文进一步提出了两种方式将梯度信息引入到基于程式化模型的SK方法,即直接利用梯度信息嵌入到SK中和利用梯度信息进行插值,后者对于程式化模型的选择具有更高的灵活性.本文利用极大似然估计的渐进正态性,进一步建立了在有梯度信息条件下验证程式化模型有效性的统计假设检验方法.最后,通过基于几何布朗运动的欧式期权、亚式期权,基于正态逆高斯过程的欧式期权,以及包含多类期权的投资组合的例子,验证所提出的SK方法的有效性,结果表明带有程式化模型和梯度信息的SK方法可以提高估计的精度,提高运算效率.     

动态贝叶斯网络在复杂系统中建模方法的研究

提出了用动态贝叶斯网络(DBN)对复杂系统进行建模的有效方法。基本思路是将扩展后的隐变量引入了DBN的演化过程中来建立马尔可夫模型,并给出了引入扩展后的隐变量的DBN结构学习算法框架。进而,利用贝叶斯概率统计方法对后续时间片的充分统计因子进行了估计,并通过当前已存在的充分统计因子和估计的充分统计因子对基于时间变化的转移概率进行了学习。原理性分析和仿真实验结果也验证了该方法的有效性。     

高自由度低互耦的广义二阶嵌套MIMO雷达DOA估计

针对传统二阶嵌套阵自由度低、互耦率高的问题, 提出高自由度、低互耦的广义二阶嵌套多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达阵列, 用于波达方向(direction of Arrival, DOA)估计。首先, 在传统二阶嵌套阵的收发两端分别引入互质扩展因子, 抑制阵元互耦的同时提升阵列的自由度; 其次, 推导了“和差联合阵列”结构下, 包括互质扩展因子、连续虚拟阵元数和总虚拟阵元数在内的自由度闭式解; 最后, 针对不同互质扩展因子造成的离散孔洞问题, 基于原子范数最小化理论, 在不连续点出填补虚拟阵元, 并建立恢复填补虚拟阵元等价接收信号的凸优化模型, 结合多重信号分类算法进行DOA估计。仿真实验验证了阵列结构的合理性和算法的有效性。     

基于数据特征的仿真动态输出验证方法

为了解决考虑不确定性时仿真系统动态输出验证问题,提出一种基于数据特征的仿真系统动态输出验证方法。首先在给出数据特征度量模型集概念的基础上,定义了形状、位置、频谱3方面的差异特征度量模型;然后分别构建仿真系统输出和参考输出的标准序列,建立仿真系统和参考系统动态输出的数据特征矩阵;再者,应用基于核密度估计的改进贝叶斯因子法实现仿真系统动态输出统计特性的一致性度量,从而完成动态输出的验证;最后,通过实例应用对所提方法进行了验证。     

镍氢动力电池电荷状态估计算法仿真研究

基于所建立的镍氢电池等效电路模型,将模型的各物理量和状态量之间的关系表达成离散化的状态方程.然后利用电子负载实时测得电流、电压等数据,基于自适应滤波算法对镍氢动力电池的电荷状态(SOC)估计进行仿真计算.仿真计算结果表明,在系统模型噪声统计不准确,或者模型不精确的情况下,基于等效电路模型的自适应滤波算法依然可以进行系统的状态动态估计,具有很强的鲁棒性.最后,根据试验测试结果对滤波算法仿真得到的电池SOC进行了验证,达到了较高的精度.     

地空导弹制导控制系统仿真设计、验证和确认

地空导弹制导控制系统仿真,贯穿制导控制系统研制的全部过程.仿真软件的设计、验证和确认关系到仿真的合理性、正确性和高效性.主要从工程应用角度出发,采用模块化软件设计思想,选择Fortran和Matlab∕Simulink仿真工具混合编程, 简化数学模型、统一计算步长,初步完成仿真软件的设计.在此基础上,核查全套程序,初步判断计算结果的正确性,然后进行手工复算、功能检查来验证(Verification)模型,最后分别通过仿真结果与实际飞行试验结果相比较的主观方法和Their不等式系数法(TIC法) 、秩和检验法的静态一致性检验以及功率谱估计法的动态一致性检验的统计检验方法来确认(Validation)模型,从而较好地解决了仿真软件的设计、验证和确认问题.     

雷达系统发现与跟踪目标仿真元模型方法

雷达系统仿真模型复杂、计算量大,是导弹攻防对抗仿真实验复杂度的主要组成部分。为了降低仿真实验的复杂度,依据雷达系统工作原理,为雷达系统仿真模型构建了四种形式的元模型:线性元模型、多项式元模型、径向基函数元模型和Krging元模型。通过实验比较看出,二阶多项式元模型具有拟合精度高、计算速度快、模型简洁等特点。在攻防对抗仿真中用它代替雷达系统仿真模型,可以大大提高仿真实验的效率。     

基于仿真元模型的探索性分析方法研究

复杂系统固有客观的不确定性,探索性分析是一种处理深度不确定性的良好方法。在比较了包括探索性分析在内的多种典型的不确定性分析方法同时,指出探索性分析对分析模型的需求,针对＂维数灾难＂和＂低层仿真结果重用＂的问题,在理论上验证了基于仿真元模型是解决这两个理论问题的有效途径之一;总结了仿真元模型在探索性分析中的四种典型应用方式,给出基于仿真元模型的探索性分析过程框架;利用雷达仿真实例验证提出的方法。     

航空装备对地突击效能评估主动元模型研究

在武器装备作战效能评估领域,低分辨率仿真元模型具有维数低、运算量少和省时等特点比高分辨率仿真模型更具有使用上的优势是目前仿真建模领域研究的热点。根据多分辨率建模的思想,采用主动元建模技术,建立起对地突击的低分辨率仿真元模型,在给定作战想定方案下,结合作战因果关系和数据拟合方法对高分辨率仿真模型进行两次拟合,得到仿真元模型的数学结构描述形式,提出效能评估指标,最后通过计算实例对模型和方法进行了检验。     

Kriging插值与拉丁超立方试验相结合构造电路元模型

电路系统的设计与优化常常需要参数与指标问简单、直接的模型，即电路的元模型。本文将Kriging插值和拉丁超立方抽样试验相结合构造了低功耗集成运算放大器的元模型。对于这种输出结果为确定值的电路仿真试验，与基于传统部分要因试验设计的多项式回归模型相比，Kriging模型具有更高的预测能力。     

基于支持向量机元模型的随机鲁棒设计

随机鲁棒设计是一种基于蒙特卡洛仿真的优化设计方法.通常情况下,对于复杂仿真模型的随机鲁棒设计时间开销很大.为减小随机鲁棒设计过程中的时间开销,使用参数最优的最小二乘支持向量机替代仿真模型进行随机鲁棒设计.使用标准粒子群优化算法搜索支持向量机参擞和控制器参数的寻优.通过一个基准测试问题证明了该方法的可行性.     

基于非信息超先验的Bayesian Kriging元建模算法

计算机试验引入近似建模的思想，使其广泛地用于复杂物理系统。针对计算机试验中的近似建模问题,基于Jeffreys 非信息超先验为Kriging 模型的相关参数赋予了多层先验约束，提出了一种有效的Bayesian元建模方法，并且利用期望最大化算法对相关参数进行数值求解。新方法在本质上属于惩罚似然方法，但是它不含有任何需要调整或者估计的参数。将之与国际上已有的几种方法进行了比较，实验结果显示新方法不仅能够取得较高的元建模精度，而且能够大大降低计算复杂度。     

基于对象元模型的LVC实验资源服务化方法研究

真实-虚拟-构造仿真(live-virtual-constructive，LVC)实验中存在大量异构的仿真资源对象。针对传统对象模型已无法满足信息化战争对武器装备体系快速响应的实验任务需求问题，开展基于对象元模型的LVC实验资源服务化方法研究。给出基于对象元模型的资源描述方法，在对象交互、消息传递、远程方法调用3类资源服务化基本形式基础上，设计虚拟化状态对象(virtualization infrastructure object，VIO)远程方法调用模块，虚拟化状态对象-虚拟化对象模型(virtualization infrastructure object - virtualization object model，VIO-VOM)组件发布/订阅模块，VIO-VOM聚合、组合、继承、回调机制，以及本地类虚拟化对象模型，消息类虚拟化对象模型。该方法可为实现LVC实验复杂资源的快速调度、监控、分发、部署、运行控制、数据采集等运行管理服务提供方法支撑。     

基于灰色关联分析的仿真模型验证及其改进

分析比较了仿真模型可信性验证常用方法的特点，把灰色关联分析方法运用于仿真模型的可信性验证中，给出了具体的操作步骤，然后分析了灰色关联分析模型运用于仿真模型可信性验证中存在的风险，并针对仿真模型可信性验证的特殊需要，对灰色关联分析模型进行了一定的改进，最后通用实例验证了改进的合理性及风险的降低。     

A New Method with High Confidence for Validation of Computer Simulation Models of Flight Systems

Computer simulation models may by used to gain further information about missile performance variability. Model validation is an important aspect of the test program for a missile system. Validation provides a basis for confidence in the model's results and is a necessary step if the model is to be used to draw inference about the behavior of the real missile. This paper is a review of methods useful for validation of computer simulation models of missile systems and provides a new method with high degree of confidence for validation of computer simulation models of missile systems. Some examples of the use of the new method in validating computer simulation models are given.     

基于SMP2的仿真模型测试方法研究

仿真模型的有效性评估一直是建模与仿真领域研究的重要课题。在工程大系统的仿真模型集成过程中,由于传统仿真模型的验证方法受到建模方法和建模语言的多样性以及模型重用语境变化的影响,使工程总体难以确定导致系统行为产生偏差的模型单元。从测试的角度以SMP2（仿真模型可移植性规范）为基础提出层次化语境驱动的仿真模型测试方法论,从测试框架的描述机制、测试框架的分解机制以及面向测试的仿真模型验证方法等三个方面讨论方法论的具体内容,为基于SMP2的仿真模型提出可测试性设计方法。