新一代作战仿真面临的技术挑战

作战系统是一种典型的复杂巨系统 ,目前其相应的仿真技术还远远不能满足它的军事需求。本文首先分析了作战仿真对象系统本身的复杂性 ,进而从军事需求的角度阐述了当前作战仿真应用中存在的主要问题 ,从技术发展的角度提出了未来作战仿真面临的技术挑战 ,为后续研究指明了方向。     

用UML构建海洋声信息作战系统仿真模型

声纳水下作战使用是海洋声信息战的主要内容与形式。由多目标与多声纳构成的海洋声信息战仿真系统是研究声纳及其水下作战效能的重要工具。仿真系统的软件因开放式需求与复杂性特点，采用面向对象的类模型分析与设计方法。分析设计过程借助统一建模语言UML。类模型较好地描述了海洋声信息环境中各种对象的特性与关系，致使仿真软件的扩充性与重用性好，且开发效率高。     

现代建模与仿真技术发展中的几个焦点

半个多世纪来，建模与仿真技术在各类应用需求的牵引及有关学科技术的推动下，已经发展形成了较完整的专业技术体系，并迅速地发展为一项通用性、战略性技术。它与高性能计算(High Performance Computing)一起，正成为继理论研究和实验研究之后第三种认识、改造客观世界的重要手段。目前，建模与仿真技术正向“网络化、虚拟化、智能化、协同化、普适化”为特征的现代化方向发展。基于文章[1]及作者近期研究项目的研究成果，本文进一步讨论了现代建模与仿真技术的含义、技术体系及当前建模与仿真技术研究与应用中值得关注的几个焦点，包括基于现代网络技术的网络化建模仿真技术、综合自然环境的建模仿真技术、智能系统建模及智能仿真系统、复杂系统／开放复杂巨系统的建模仿真技术、虚拟样机工程技术、高性能计算机，普适仿真技术及关于建立建摸与仿真学科的讨论等，最后给出几点结论。     

仿真技术在军队建设和作战中的应用

阐述了系统仿真技术在军队建设和作战中的应用,从军事学科的结构与仿真的关系、作战仿真的困难以及开展作战仿真应当注意的问题三个方面做了论述,说明军事学针对仿真有广泛的需求,推动仿真技术的发展。     

基于LabWorks、pRTI的水下战分布交互仿真系统开发研究

分析了构建水下多武器平台作战动态仿真使用的综合环境的需求和意义,提出采用基于高层体系结构(highlevelarchitecture,HLA)先进的建模、开发软件平台LabWorks、pRTI来构建一个开放式、可扩展的水下对抗建模仿真综合环境的构想。并以单潜和单舰水下作战对抗过程为典型实例,研究了仿真系统总体结构及功能需求,并对水下仿真系统的联邦成员开发过程进行研究。目前所建成的仿真系统已投入运行,达到预期设计指标。     

基于HLA的武器装备作战效能评估通用仿真框架研究

通过分析当前武器装备效能的实际需求和仿真技术的发展,重点研究了基于仿真的作战效能评估的一般过程,设计了基于HLA的武器装备作战效能评估仿真框架,基于FEDEP模型给出了具体的联盟开发过程,仿真评估系统的联盟设计与运行流程.该仿真通用框架为实现具有可重用、互操作性的效能评估仿真系统提供了参考,同时也适用于在仿真框架下评估武器装备的战术运用.     

联邦式作战仿真建模方法

自80年代初开始,从仿真器联网SIMNET到基于DIS协议的平台级仿真和基于ALSP协议的聚合级仿真,再到当今人们正在研究的高层体系结构（HLA）[5],分布式作战仿真技术得到了长足的发展。然而,从国内外的研究和应用现状来看,目前的作战仿真技术的支持能力与广泛而又迫切的军事需求相比,仍然存在着较大的差距[2]。为此作者提出了联邦作战仿真（FWS）的解决方案和支持FWS的通用技术框架[1,3]。本文主要阐述了用于联邦成员设计的三级抽象建模方法,对联邦成员的概念模型、对象模型和执行模型进行了分析和探讨。     

水下航行体自导水声成像方法的仿真与实验研究（英文）

随着现代海战水下作战环境变得越来越复杂,对水下航行体自导系统的目标识别能力提出了更高的要求,它要求水下航行体自导系统不但能判断真假目标,并能实现对目标的精确定位和有效打击。通过提取水下航行体目标的本质特征,构建目标的水声图像,达到目标识别和精确制导的目的。介绍了水下航行体自导系统目标成像及处理仿真系统的组成及实现方法,采用正交解调、复数字波束形成、水声图像生成、图像内插等处理等技术,构建水下航行体目标图像。仿真及实验结果表明,采用该方法可以形成水下航行体目标的水声图像,通过该图像可以为水下航行体在复杂作战环境下识别目标关键部位并对目标实现精确打击奠定技术基础。     

视景仿真可信度评估体系的扩充及其应用

随着视景仿真技术的发展,仿真可信度评估也应相应扩充,满足全面评价视景仿真系统的需求.首先针对目前视景仿真技术出现的新形式进行了探讨,提出了对可信度评估进行扩充的一种思路,给出了视景仿真系统可信度评估的体系结构,并对模糊AHP评估方法进行了改进以减少评判专家的主观臆断;然后依据扩充后的可信度评估体系并结合改进的模糊AHP评估方法对某新型远程自主式水下航行器仿真系统进行了评估,最后给出了该仿真系统的定量可信度.实践证明,扩充后的视景可信度评估适用范围更加广泛,具有一定应用前景和工程使用价值.     

略论军用仿真技术面临的需求与发展的方向

面对高技术战争,军事怀国防领域在多个方面对仿真技术有更广和更深放的需求,把握这些需求是发展仿真技术的基础。本文主要从战法研究、指战人员训练和武器装备建设三个方面分析了国防与军事领域对仿真的需求,着重讨论了仿真技术对武器全寿命周期的支持。从需求的分析中,归纳了军用仿真技术应着重发展的方向,特别提出了作战仿真是满足各类需求的基础。     

声呐数据合成与环境仿真研究

研究了被动声呐数据合成与环境仿真的系统结构和水声合成信号的生成﹑建模与仿真试验。以水中运动目标为例,给出了水声环境下,合成信号、环境噪声、海洋声学的数学模型和合成环境系统仿真实验。该研究可用于水下探测系统和水声对抗系统的环境模拟,及水声设备的性能评估。     

从系统仿真到领域仿真的拓展

随着仿真应用的普遍化和复杂系统仿真成为关注点,从领域的角度进行仿真活动和观察仿真活动逐渐进入仿真研究视野。1995年美国国防部提出了建模与仿真主计划,孕育了领域仿真的基本思想;而网络技术、云计算等信息技术的进步将使得领域仿真的落地。以仿真研究对象的变化为基本点,从仿真模型研究、仿真工具研发和仿真应用活动等方面梳理了仿真研究的发展变化;在此基础上,提出了领域仿真研究的目标和基于领域仿真的仿真活动模式;分析了领域仿真与领域工程的关系,归纳了领域仿真在提高仿真活动效率、使能复杂系统仿真、提高仿真可信性和促进仿真应用普适化等4个方面的作用。     

三维建模中平面分割并行算法的设计与实现

基于高性能集群的并行计算在许多领域得到了广泛地应用和发展。针对三维建模的特点,设计和实现了平面分割的并行算法,重点阐述了并行算法中各进程的数据分配和通信方式等关键问题。并通过实验,给出了该并行算法的加速比和效率,验证了并行计算在三维建模中的优势。     

基于拖曳长线阵的水下目标模拟系统

水下目标模拟系统对于水下航行体试验与训练、舰艇水声对抗与安全防御等具有十分重要的意义。基于水下目标声学多亮点回波理论,给出了多亮点目标宽带回波信号模型。通过计算机仿真,验证了目标回波各重要特征和目标回波信号模型的有效性。基于拖曳长线阵和高速数字信号处理技术构建了水下目标模拟系统,根据目标回波信号模型综合模拟了水下分布式多亮点运动目标声散射特性,准确模拟了目标不同部位声学亮点的空间方位分布特征。分别对点源目标、真实大尺度目标、拖曳长线阵目标模拟系统进行了声纳目标识别试验,结果表明,拖曳长线阵目标模拟系统的目标特性明显不同于点源目标,而与实际大尺度目标一致。     

海洋信道仿真软件HJRAY及其在水声通信中的应用

海洋声信道特性十分复杂，对水声通信信号传输构成严重影响，包括能量衰减、多途扩展以及多普勒频移等。为了具体模拟海洋信道对其中传输的声信号的影响，培出了一个新的海洋信道仿真软件-HJRAY.HJRAY通过对海洋环境中各种物理特性的模拟以及对声线轨迹常微分方程组的解算，合成海洋信道的时变冲激响应，获取通信链路接收水听器端信号，为仿真评估现实信道条件下水声通信系统性能提供基础。结合一个具体的直接序列扩频方案，验证了HJRAY在水声通信仿真中的有效性。     

基于建模仿真的体系工程

通过军事、社会、制造等领域中的典型案例,介绍了复杂工程体系的概念和特点以及建模仿真对研究复杂工程体系的意义,以复杂产品制造为例,梳理了从系统工程到基于模型的系统工程(MBSE),再到基于建模仿真的体系工程(MSBS2E)的演变过程,分析了复杂工程体系建模仿真的特点和挑战,介绍了模型理论与方法、计算方法与平台以及不确定性...     

数据耕耘:一种基于协同的探索性仿真分析方法

战争系统是一个典型的复杂系统,信息化战争的研究需要复杂性理论的指导,需要新型的战争模拟手段。数据耕耘是一种有效的探索分析战争复杂系统的方法。介绍了数据耕耘的产生原因、基本概念、研究方法。描述了数据耕耘的基于多领域专家的协同工作环—想定创建环和参数空间执行环。分析了支撑数据耕耘的基于问题建模、提炼、可视化多维数据分析以及高性能计算等关键技术,讨论了探索性仿真分析方法与数据耕耘的关系。     

复杂目标电磁散射计算的可视化研究

科学计算可视化日益与各学科相结合,产生新的研究方法。在复杂目标电磁散射研究中,目标的几何建模和雷达散射截面(RCS)计算结果的分析在目标电磁散射分析中越来越重要,利用多种样条曲面进行复杂目标精细几何建模,采用GRECO(图形电磁学)法计算目标的RCS值,从而提高电磁散射计算的精度,并对RCS计算结果进行可视化处理,使计算结果直观且易于分析。     

水下战视景仿真系统建模及实时场景渲染方法

针对水下对抗建模中随机误差加入的合理性及复杂环境实时细致再现的问题,提出了一种基于高层体系结构(high level architecture, HLA)和军用仿真平台Flames构建一个可定制、可重用的水下对抗视景系统的设计方法,引入基于分形布朗运动(fractional Brownian motion, fBm)特征约束的随机误差来构建仿真模型,同时开发出基于开放场景图(open scene graph, OSG)视景引擎的海面和水下空间,充分利用图形处理单元(graphic processing unit, GPU)实现海面和海底地形等的快速纹理映射及渲染。该系统能适应潜舰、直升机潜等多种水下对抗样式的视景仿真需求。实际应用结果表明,该系统具有较好的实时性和视觉效果。     

雷达信号分选关键技术研究综述

复杂电磁环境下的雷达信号分选是雷达侦察干扰的核心技术,也是雷达截获领域一个从未停止的理论研究与技术实现问题。系统地介绍了国内外近年来在雷达信号分选领域的关键技术研究现状和最新进展,包括雷达对抗电磁环境模拟、基于软件处理的雷达信号主分选计算负担估计、雷达信号分选算法、雷达信号分选的硬件实现技术、基于脉内特征参数的雷达信号分选及雷达信号分选仿真模型及评估。指出了目前这一领域有待进一步深入研究和完善的问题,如高精度雷达参数测量技术、复杂信号分选的并行实现算法与硬件实现技术、高密集雷达脉冲流中的捷变频雷达信号分选与干扰技术等。