基于HLA的导弹装备军民一体化维修保障仿真系统设计与实现

针对有效开展导弹装备军民一体化维修保障及其训练的需求,提出了开发导弹装备军民一体化维修保障仿真系统的课题. 在分析导弹装备军民一体化维修保障系统的基础上,设计了基于HLA的导弹装备军民一体化维修保障仿真系统体系结构, 开发了联邦成员的对象模型,并运用RTI实现了联邦成员间的信息交互. 最后,设计了仿真系统的仿真流程、时间管理服务和所有权管理服务. 该仿真系统可为提高器材及其他保障资源利用率、科学制定保障方案、加强军民双方协调指挥控制能力提供一个技术平台.     

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。     

TENA的现状和展望

试验训练使能体系结构(TENA)为靶场试验训练资源的开发、集成和互操作提供公共的体系结构框架。概括了TENA的内涵和构成,分析了TENA的技术现状,介绍了TENA的应用现状,展望了TENA的未来发展,从系统体系结构设计、应用体系结构设计、对象模型开发和网关设计与实现等方面,探讨了基于TENA逻辑靶场建设方法。     

基于DoDAF的靶场体系结构设计

信息化武器装备的发展, 对靶场试验能力的要求不断提升, 靶场体系结构的建立迫在眉睫. 统一规范的体系结构为新系统的开发提供标准框架, 防止各自为战的"烟囱式"建设, 促进体系内各系统之间的互连、互通和互操作, 最大限度的发挥系统效能, 避免浪费. 通过对美国国防部体系结构框架(DoDAF)的研究, 综合分析靶场具体领域的实际需求. 根据DoDAF体系结构设计方法, 研究提出了靶场体系结构的设计思路. 对靶场以及其它相关领域的体系结构设计都具有一定的参考价值.     

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Virtools/HLA的跨广域网多联邦互联研究

针对分布仿真中跨广域网的多联邦互联问题,提出了一种基于网络游戏技术(Virtools)与高层体系结构HLA相结合的解决方法.在对当前广域网分布仿真应用模式以及游戏引擎Virtools的互联机制分析的基础上,建立了基于Virtools网络模块和HLA/RTI的分层式的多联邦体系结构:基于HLA/RTI构建仿真联邦,通过嫁接成员将这些仿真联邦衔接到Virtools的虚拟会话空间Session,在服务器的协调下,进行整个系统的监控管理以及在该Session内完成联邦数据的交互.该方法一方面继承了HLA在重用性、互操作性方面的优点;另一方面,借助于Virtools增强了仿真联邦跨广域网的交互能力,以及对多联邦的监控和管理能力.对基于该方法的多联邦体系结构、嫁接成员的设计,以及基于Virtools的多联邦的监控和管理方法进行了详细介绍.实践表明该方法能够满足大规模、大范围、复杂仿真应用的需求.     

敏捷后勤系统的分布式仿真体系结构

针对敏捷后勤分布式仿真系统的构造需求,分析了仿真体系结构及系统描述方法的研究现状。应用主体信念-目标-意图(belief-desire-intention,BDI)的Petri网建模方法建立了描述敏捷后勤系统智能和分布特性的Petri网模型。在此基础上,提出了基于高层体系结构(high level architecture,HLA)的敏捷后勤系统分布式仿真体系结构,给出了该类系统的仿真策略。该仿真体系结构将集中式仿真和分布式仿真相结合,较好地反映了敏捷后勤系统的智能性、层次性、分布性、自治性、交互性、动态性等特性。     

相控阵雷达系统分布式仿真

基于先进的分布式仿真平台进行相控阵雷达的建模仿真,已成为目前雷达仿真的必然趋势。在研究了相控阵雷达系统相干视频信号仿真以及高层体系结构(HLA)时间管理的基础上,提出了基于HLA/RTI的分布式仿真中相控阵雷达仿真方法,并对雷达系统的时间推进进行了改进,最后给出了改进前后的仿真运行时间结果,证明所提出的改进方法能有效地提高系统的运行效率。     

岸基警戒雷达抗干扰性能评估方法

针对岸基警戒雷达在典型战场环境下将面临的干扰,基于理论分析与外场测试,提出了一种定量评估警戒雷达抗干扰性能的方法。针对噪声干扰与密集假目标干扰,分别构建了评估指标体系。运用专家统计分析法确定理论分析部分各指标的重要性度量值,并据此计算指标权重,将专家统计分析法与层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)相结合,求取外场测试部分各指标的权重。运用AHP定量评估警戒雷达的抗干扰性能。与现有理论方法相比,该方法细化了评估指标体系,可操作性更强;与外场试验方法相比,减少了外场试验测试项目约15%,节省了外场试验时间,降低了外场试验组织的复杂度。评估实例结果表明,该方法计算出的定量评估结果符合各部雷达外场测试的性能总结。     

基于HLA的舰空导弹反导仿真系统的设计与实现

针对舰空导弹反导仿真系统及其作战环境,提出了基于高层体系结构(HLA)的仿真设计方案.依据HLA/RTI规范,建立了舰空导弹反导仿真系统的体系结构.采用UML的可视化建模技术,设计了反导仿真系统的静态结构模型和动态行为模型.分析开发了舰空导弹反导仿真联邦的FOM/SOM,给出了联邦成员的实现过程和方法,实现了一个可重用、具有互操作性的舰空导弹反导仿真联邦,该系统为作战研究、装备发展、战术应用论证提供了一个参考试验平台.     

基于因子图的车载INS/GNSS/OD组合导航算法

针对车载多传感器组合导航系统中传感器有效性动态改变,以及传感器存在异步和时延的问题,提出了基于因子图的INS/GNSS/OD组合导航算法。采用因子图方法对惯性导航系统(inertial navigation system,INS)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、里程计(odometer,OD)进行建模,构建了INS/GNSS/OD组合导航系统因子图模型。采用变量消除算法将因子图转化为贝叶斯网络,并通过贝叶斯树的形式实现增量推理,确保了因子图算法的实时性。仿真结果表明,当传感器有效性动态改变,以及传感器存在异步和时延时,基于因子图的组合导航算法能够连续稳定地输出高精度的导航结果,满足了车载INS/GNSS/OD系统的要求。因子图算法具有很强的鲁棒性和灵活性,在处理多传感器信息融合问题中具有较大优势。     

基于改进PSO算法的实时故障监测诊断测试集优化

针对基于相关性模型的复杂系统实时故障诊断问题,引入一种改进的多目标离散粒子群优化算法对测试集进行优化选择,以提高诊断系统效率,降低测试成本。基于现有粒子群优化算法,将粒子速度更新和位置更新的意义与测试选择相联系,提出了新的速度和位置更新公式;针对测试集故障检测数、故障隔离数、测试个数及成本等多个指标,分别设计了故障监测测试集和诊断测试集的多目标适应度函数,并给出最优解的多目标更新方法。仿真结果表明：改进算法收敛速度快,计算精度高,可为实时监测诊断系统测试集优化选择提供有效指导。     

基于统计近似的电梯群控系统的智能算法

针对电梯群控系统所要解决的是一个复杂的、不确定性的多目标随机系统的决策问题,本文提出一种新的电梯系统(EGCS)群控智能算法,综合考虑电梯运行特性,采用统计方法近似计算平均侯梯时间,应用模糊技术计算各电梯响应层站召唤的适合度,从而确定出最优电梯群控策略.仿真结果表明了算法的有效性.     

实时仿真飞行管理系统的研究

对在基于网络的实时仿真系统上建立可行的仿真飞行管理系统进行了研究。在满足实时性要求前提下，实现了飞行管理系统中控制显示组块（ＣＤＵ）的动态图形仿真。对横向飞行剖面的生成进行了讨论，并实现了实时运行环境中横向飞行计划的生成。给贞了一种航线导航的控制率设计方法。建立了一个通用的、基于网络连接的飞行管理系统模型。     

船舶自动舵和自动避碰算法仿真测试平台的研究

采用MatLab的Simulink工具箱和实船实验测试船舶自动舵和自动避碰算法，存在风险大、调试周期长、费用高的缺点。基于全任务船舶操纵模拟器，研究可用于测试船舶自动舵算法和自动避碰算法的仿真测试平台。详细介绍了该测试平台的体系结构、系统功能、接口设计，并以船舶航迹保持算法为例仿真测试了该算法对一艘商船的控制效果。该平台已成功应用于船舶自动舵和自动避碰算法的测试。     

基于主客观综合赋权的CGF态势评估建模研究

超视距空战仿真中,计算机生成兵力(computer generated forces, CGF)实体态势评估行为是一种综合反映决策者主观偏好和决策信息客观排序结果的理性行为。为了解决CGF实体态势评估行为建模过程中作战信息的客观模糊性与指挥员的思维主观性相结合的问题,提出一种基于主客观综合赋权的CGF态势评估建模方法。该方法以对超视距空战中CGF实体态势评估行为产生机制的分析为基础,以模糊多属性决策方法为工具,根据主客观综合赋权的多属性决策方法,计算出目标各威胁因素的权重,得出当前空战态势中各CGF实体的威胁排序结果,进而估计出目标可能的作战意图。实例验证表明,基于主客观综合赋权的CGF态势评估仿真方法能有效地模拟实际兵力的态势评估行为,提高超视距空战仿真中CGF实体行为决策的真实性。     

装备综合试验与评价的技术需求及体系结构分析

结合相关领域的研究进展,以装备全系统综合、装备全寿命周期综合及建模与仿真综合需求为出发点,提出了装备综合试验与评价技术体系结构视图,对视图中的6类关键技术需求进行了分析。重点分析了装备试验资源与试验任务对象建模技术,提出了基于统一建模语言（unified modeling language, UML）的装备试验资源和试验任务对象建模方法,并对试验资源与试验任务发布/订购机制进行了探讨,给出了发布/订购流程。     

面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。     

面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。