从建模仿真看数字孪生

简要回顾建模仿真技术的发展与演变历程,及其在科技进步中所发挥的重要作用.通过数字孪生产生的背景及内涵,揭示其与建模仿真一脉相承的关系.探讨如何借鉴建模仿真理论方法进行数字孪生的构建和评估,从而保证数字孪生的可信.     

复杂仿真系统重用模型可信度评估方法

在资源高度共享的今天,模型重用可增强仿真应用的灵活性和可扩展性,是复杂仿真系统构建的必然选择。然而,评估多模型组合仿真下的可信性是模型能否实现有效重用的基本问题。针对面向实物和面向数值解算两个不同应用环境的仿真模型重用,提出基于偏差传播的仿真重用模型可信度评估方法,详细介绍了各自建模方式及评估方法。以无人机复杂仿真系统为例,通过与经典可信度评估方法对比,说明了该方法可降低在重用模型可信度方面的评估难度,验证了方法的可行性。     

云仿真系统可信度评估问题探讨

云仿真平台支持“云仿真”模式,能够自动查找仿真资源、动态构建云仿真系统。由于云仿真平台具有按需构建仿真服务、多粒度资源共享等特点,云仿真系统的可信度评估工作在仿真资源的可信度、仿真子系统的可信度、仿真运行环境的可靠性等方面面临新的问题。从云仿真系统全生命周期角度,建立了云仿真系统的可信度评估过程模型和云仿真系统可信度评估指标体系,并给出了一种仿真资源排序评估方法,为云仿真系统可信度评估工作提供参考。     

基于相依网络的异质目标智能排序模型

随着战争复杂性的不断提升，目标排序模型必须能够从体系的角度出发，对战场中的异质目标进行综合排序，并满足动态、对抗、可进化的要求.首先基于相依网络理论，从对抗的角度出发，综合考虑敌我双方的能力构建目标体系；然后，提出两阶段的目标排序算法，实现了对作用于不同空间的异质类目标的动态综合排序；最后，设计面向历史对抗数据的目标体系权值调整算法，确保了目标排序模型的适应性.通过在某战役级兵棋系统进行实验并与人类指挥员的经验数据对比，验证了所提出模型的有效性.     

仿真模型有效性确认方法研究

在本文中，作者在综述了模型确认方法的基础上，重点讨论了运行有效笥的确认方法、表观有效笥的确认方法和加权可信度评估方法，并提供了模型确认的详细分析和计算步骤。     

基于MADM的威胁评估排序模型

结合现代防空作战的特点和指挥自动化系统的工作过程,对影响目标威胁评估的各种因素进行了分析,并讨论了常用威胁评估方法的缺点和不足,依据多属性决策(Multiple Attribute Decision Making,MADM)理论和方法,提出了基于MADM的目标威胁评估排序模型,并通过示例介绍了威胁评估和排序的求解过程。该方法有效地解决了目标威胁评估与排序问题,提高了防空作战效能。     

基于BP网络的LSCS仿真可信性评估方法

复杂大系统仿真可信性评估具有数据量大、受环境和结构变化影响多等特点,人工神经网络的并行处理和自学习能力符合问题求解需求。建立了仿真可信性评估的模型并将其与人工神经网络计算原理相比较,确立了方法研究的依据并给出了评估实施的步骤;接着从网络结构设计、训练样本选择与预处理和学习算法分析三个方面深入研究了基于BP网络的可信性评估方法的设计;最后以空地攻防对抗仿真为例,说明了其应用。结果表明:该方法具有评估精度高、实现简单、适应性强等优点。     

基于E-GERTS模型的复杂任务成功性评估方法

在分析复杂任务特点的基础上,针对一般模型无法反映资源约束对任务过程的影响以及任务过程间的相关性问题,提出了E-GERTS模型及其计算机仿真算法。该模型通过添加决策型节点和决策函数,可根据当前资源和时间信息,对任务过程进行动态决策,确定后续任务节点的分支概率,从而有效地解决了这些问题。同时还给出复杂任务成功性评估的E-GERTS模型建立方法,最后给出了一个示例。     

基于仿真的探索性评估方法论

分析了复杂系统评估所面临的不确定性，阐述了复杂系统不确定性评估的现状，重点介绍了目前广泛应用的探索性分析的方法。在此基础上，从系统与体系两个评估层次的有机联系出发提出了一种基于仿真的探索性评估方法论，给出了基于仿真的探索性评估的过程模型。最后说明了本方法论的应用情况与未来的应用范畴。     

数字孪生体可信度评估过程及指标研究

随着数字孪生技术应用领域的扩展,为满足数字孪生体可信度要求和推动数字孪生体可信度评估工作,对数字孪生体可信度评估过程和指标进行了研究。分析了数字孪生体的开发过程,给出了基于IDEF0(integrated computer aided manufacturing-definition method)的柔性多层级数字孪生体可信度评估过程模型构建方法。提出了过程—阶段—活动层(P-S-A)和活动—元素—特性层(A-E-F)两类指标体系,分别辅助解决缺陷回溯问题和复杂对象评估问题,并给出了指标体系范例。     

贝叶斯网络个人信用评估模型

研究了朴素贝叶斯分类器、树增强朴素贝叶斯分类器2种贝叶斯网络信用评估模型的精度,用10层交叉验证在2个真实数据集上对贝叶斯网络信用评分模型进行了测试并与神经网络模型进行了比较.结果表明,贝叶斯网络信用评估模型具有较高的分类精度,在信用评估中具有优势.     

基于CAS理论的多智能体战斗模型仿真研究

为了研究基于复杂适应系统理论的多智能体仿真模型的演化、涌现规律,在Swarm平台上建立了一个多智能体的战斗模拟仿真系统,并对战斗过程双方Agent数量和实力的演化进行了模拟仿真,得到了和传统数学模型不一致的结果.基于复杂适应系统理论的多主体仿真模型可以模拟复杂系统的微观行为,进而能够显现出系统宏观涌现现象,非常适合模拟复杂的战争系统.     

基于多智能体的坦克分队作战仿真模型构建

坦克分队作战仿真系统开发是一项很复杂的工程,各组成要素之间的活动很难进行定量分析和描述,战场情况也复杂多变,具有不可预见性和不可再现性。基于目前坦克分队作战仿真的发展现状,结合计算机软件技术的最新成果---Multi-Agent技术,提出了基于Multi-Agent的坦克分队作战复杂系统分析与设计仿真模型,论述了该方法的巧妙机制;并根据Multi-Agent的特点,介绍了运用Swarm建模和开发工具对Multi—Agent的坦克分队作战仿真的实现。     

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。     

基于仿真数据采集单的仿真评估需求研究

在装备系统仿真与评估领域中,出现了仿真建模与评估需求之间的工作难以协调,难以相互支持的现象。针对该问题,提出了仿真数据采集单的思想,即以评估需求为牵引,建立评估指标,针对底层末级评估指标,建立一个可供评估者与仿真建模者交互协商的平台以使仿真数据采集单能确保仿真可采集,需求可体现。以装甲坦克分队作战效能仿真评估为例,借助仿真数据采集单,仿真执行的结果表明,该方法获得的仿真数据满足了评估需求,也明确了建模仿真的目的。     

基于MDA的仿真模型开发与集成方法研究

主要介绍了一种基于MDA的仿真模型开发与集成方法。探讨了MDA在仿真模型组件重用和可组合中的应用,如实现实验、想定、分析和模型集成的一致性;提高仿真模型组件的重用性和可组合性;支持仿真模型和仿真系统需求和设计的工程化;更容易支持体系结构视图的描述;支持开发可配置强的和柔性的仿真系统等。介绍了当前基于MDA的仿真应用的发展,并提出了一个基于MDA的仿真模型集成框架和仿真模型开发与集成方法。该集成框架采用MDA的思想,将仿真模型分为仿真模型设计组件和仿真模型运行组件,通过建立面向仿真设计模型组件的仿真元模型规范、仿真组件对象规范、仿真服务规范和仿真模型组件组合规范确保仿真模型的设计、开发、集成和运行的一致性和仿真系统发展的可持续性。     

基于Hilbert-Huang变换的仿真模型排序评估方法

针对输出为非平稳速变数据的仿真模型验证及排序评估问题,提出了一种基于Hilbert-Huang变换的仿真模型排序评估方法。首先采用经验模态分解对仿真和参考输出的非平稳速变数据进行分解得到趋势项和平稳项;然后从距离和形状两方面刻画趋势项误差特征并进行一致性分析,采用基于Hilbert变换的谱密度相容性检验方法对平稳项进行一致性分析,同时为满足相容性检验的条件,证明了基于Hilbert变换的平滑样本谱密度服从χ²分布;最后引入灰色关联分析综合3类一致性分析结果实现仿真模型的排序评估。通过实例应用,验证了方法的有效性。     

基于MAS的关系网络交易成本分析仿真模型

针对关系网络交易成本研究方法在随机性、自主性和整体涌现性表现的不足,分析了关系网络中企业交易过程及交易成本产生的原因,提出了基于多智能体系统的关系网络交易成本分析仿真模型。该模型利用多智能体系统解决了自主性和整体涌现性问题,利用仿真技术解决了随机性问题。然后采用microsoft.net平台开发了本仿真模型的软件系统,应用于算例,得出了几个关系网络中交易成本的重要结论。可扩展本模型进行关系网络的其他方面的研究。     

基于HLA的星载SAR电子干扰效能评估仿真系统设计

基于HLA的星载SAR电子干扰效能评估仿真系统是空间电子侦察与对抗系统的子系统,目的是建立一套空间雷达成像侦察对抗模拟仿真环境,进行对抗效能评估和演示验证,方便空间攻防战术技术的研究。详细介绍了仿真系统中各联邦成员仿真对象模型,并进行了相应的开发设计。