基于仿真组件技术的CGF系统体系结构和实现

以仿真组件技术为基础,提出基于仿真组件的计算机生成兵力系统体系结构以及实现方法,介绍了CGF在虚拟测试、评估和先进概念体系结构论证中的应用。通过基于仿真组件技术开发计算机兵力的模型,能够灵活生成多种不同种类的兵力模型和适应不同的运行平台。计算机生成兵力的实体模型分解为设备组件、指控组件、作战平台组件和动作行为模型,利用系统高层建模方法的静态结构建模从兵力组成角度描述设备组件、指控组件和作战平台组件的组合和连接关系,基于状态机动态行为建模建立兵力平台的动作行为模型。通过代码自动生成技术生成仿真组件模型并进行测试,仿真引擎按照动作行为模型的状态调度相应的仿真组件,从而产生作战实体的行为。     

一种基于可变规则的松耦合实体建模方法

作战实体建模是当前作战仿真领域的研究热点,提出了一种基于可变规则的松耦合实体建模方法,从实体、任务、行动、交互、事件和规则角度,给出了基于可变规则的作战实体模型架构及模型内外部的交互机制。在此基础上设计了作战实体模型运行框架,规范了实体模型统一调度机制,解决了实体建模作战行动规则耦合过紧和模型可信度不高问题,大大提高了作战实体模型的重用性、扩展性和逼真性。     

基于参数数据库的CGF实体框架结构研究

框架是软件系统重要的设计元素之一。提出一种基于实体参数数据库的计算机生成兵力实体框架结构，抽取其结构层作为可复用的元素，形成类库模版：将其构件及构件连接关系以参数配置的形式进行描述，形成参数数据库。提出了行为仿真框架SACC，SACC由传感器、动作执行器、控制器、组件连接关系构成，分别用于描述实体的外在行为模型、内在行为模型以及模型间的交互。     

作战仿真实体组件化建模研究

针对作战仿真实体传统建模方法导致的模型分类标准不统一、模型通用性、可重用性差等现象,在对作战仿真实体要素进行分析和归纳的基础上,提出作战仿真实体组件化建模的设计方法、采用"方案-单元-实体-组件"方式的作战仿真实体管理机制以及采用事件驱动、事件订购和分发方式的作战仿真实体交互机制,为构建良构的作战仿真实体模型,规范仿真实体模型开发,避免低水平重复建设提供技术支撑。     

坦克分队计算机生成兵力(CGF)实体仿真研究

坦克分队CGF实体仿真模型是陆军作战仿真系统研制不可缺少的一部分。本文从建立CGF实体的抽象模型入手,研究坦克实体行为的表示、生成和控制方法。在分析了模拟系统中所需的CGF实体模型分类的基础上,重点实现了一般物理行为的生成方法,包括CGF实体的机动、侦察、射击、外弹道、射弹散布等模型,以及研究了坦克分队在虚拟战场中的路线规划、队形转换、火力运用等聚合级实体行为的实现方法。最后,从人工智能理论着手,就坦克分队CGF实体智能行为仿真的方法进行了理论探索,提出了相应的方案,为今后的实践性开发工作打下基础。     

基于进程的Agent体系仿真模型框架

在体系对抗仿真中,如何表示作战实体的决策行为是一个难点。进程交互仿真方法由于其面向实体描述,可以给出针对特定实体的完整行为序列,不需要建立大量关联关系复杂的事件例程和活动例程,易于描述实体完整的生命周期,因此采用进程交互仿真可以大大减少Agent复杂行为表示的难度,可以为Agent行为提供一种更加自然的表示方法,大大增加Agent行为建模的效率。本文分析了基于进程的Agent仿真调度策略,提出了基于进程的体系仿真模型框架和体系仿真模型调度过程,并针对作战实体的决策行为讨论了作战实体的决策行为原语和行为组合进程。     

综合海洋战场环境分布交互仿真系统研究

针对传统的武器作战分布交互仿真系统中,仿真实体之间通常直接进行数据交互的方式的弊端,提出将仿真实体的动态信息经过声传播模型的计算转换为其他实体传感器的输入信号序列,再经过信号处理过程,从而实现信息传递的仿真方法,并设计了基于该方法的分布交互仿真系统.该系统充分考虑了海洋环境与作战武器实体之间的信息交互及其相互影响,给出了仿真统计结果以及与其他仿真方法的比较,验证了系统的有效性.     

基于可扩展层级架构的异构系统信息交换

联合试验要求构建大规模分布式实时仿真环境。仿真体系结构主要解决模型的互操作、组合和重用,在通信性能和扩展性方面存在不足,难以满足实时性需求。本文提出了一种基于数据分发服务的仿真系统互联架构,利用其优势可以建立高实时性、易扩展的仿真系统。将仿真系统、仿真系统交互信息映射成为数据分发服务(data distribution service, DDS)实体,建立实体间的公布/订阅关系,可实现仿真系统间的信息交换。以数据为中心的公布订阅机制规定“只有属于同一数据空间的公布者和订阅者之间才能建立公布/订阅关系,该机制限制了架构的扩展性。利用Domain桥将两个数据空间相联,通过主题映射实现不同数据空间的信息交互,以提高仿真架构的性能和扩展性。最后,通过两个原型试验发现了映射模型与系统性能的关系,证实了Domain桥的功能和性能。     

基于UML的破障作战行动建模研究

军事概念模型对"破障行为空间"抽象,目的为一体化联合作战仿真提供组件.按照用例,对战场障碍物、破障分队等元素进行了形式化表达,建立了破障作战系统包图;基于UML动态建模机制,构建破障作战行为主体协作模型,构建破障作战行动模型,实现各作战行为主体的用例等;并就破障战斗、遭敌袭击战斗等进行作战活动分析,建立相应的作战活动图.模型实现了对象间的交互作用、关系和消息传递,反映了"破障"作战任务、实体、功能、交互、活动等内在逻辑.     

任务型CGF组织本体建模

针对作战模拟对人类行为表示的准确性要求,建立真实反映战场行为的组织模型是非常重要的。根据需求分析和已有研究的不足,提出了基于本体论的组织建模方法,阐述了该组织本体的构建原则,并从组织静态结构和动态行为两个方面定义了相关概念及概念间的关系。在此基础上采用一阶谓词逻辑描述了该组织本体的形式化过程。实验结果表明,该方法能够准确地建立起用于实体的组织模型,使得实体行为可以反映实际战场行为,且能够保证组织本体的通用性。     

虚拟实体组织行为建模方法研究

虚拟实体组织行为建模主要研究虚拟世界中有组织的实体群的组织关系及其活动规律。提出了一种新的基于描述任务逻辑的虚拟实体组织行为建模方法,建立了一个将虚拟实体群的组织结构关系、协同行为功能规划和组织规范三个维有机结合的组织行为模型,结构简单,能满足像战场实体群等面向任务的有组织的虚拟实体群的行为建模的需要。设计并实现了一种符合XML标准的虚拟战场兵力实体组织行为建模语言CBML,能实现对虚拟实体组织行为模型的描述,并提供较强的推理功能,经用户初步使用表明,具有简洁、易用、高效的特点。     

图形仿真模型的形式化描述方法

提出了基于嵌套结构的情报侦察仿真知识表示框架 ,对带输出的有限状态自动机在仿真实体建模中的应用作了详细论述 ,并给出了利用自动机进行仿真实体建模的算法。在此基础上 ,提出了基于图形界面的嵌套仿真实体的构造方法 ,并给出基于图元的可视化仿真实体的形式化描述     

基于粒子系统的战场环境特效仿真

基于粒子系统的特效仿真是虚拟战场环境可视化仿真中的一个重要环节。文章首先阐述了粒子系统的原理,然后根据粒子系统原理为虚拟战场环境中爆炸、火焰、云彩、烟雾、尾迹、雨雪等不规则景物建立了粒子系统模型,最后文章还分析了基于粒子系统的特效仿真中的动态链表、三角函数链表、实时性等关键技术。战场环境特效仿真为分布式虚拟战场环境提高了逼真度。     

基于地理信息系统的虚拟战场态势显示

以分布交互仿真中的虚拟战场态势显示为需求背景，基于地理信息系统(GIS)的理论和相应的软件工具，在虚拟战场态势显示中引入GIS技术，实现了基于GIS的虚拟战场态势二维与三维、静态与动态的显示，以及战场数据的添加与查询，计算机生成兵力的初始化及实时驱动、飞机地形高程匹配飞行的三维仿真。开发了一个具有统一集成环境、二维与三维态势显示相对应等特点的原型系统。 并介绍了其组成、功能和特点。     

并联机床虚拟样机建模与加工过程动力学仿真

为了实现并联机床性能的真实预测,确保加工过程的安全性,提出了基于Adams的并联机床加工过程的动力学仿真方法。在包括螺旋副在内的仿真模型的各个运动关节加载了摩擦力,实现了仿真模型与实际机床的高度仿真;根据NC文件和切削参数,建立并联机床加工过程的切削力模型和运动控制模型,实现了机床加工零件全过程的动力学仿真。对5-UPS/PRPU并联机床的加工过程进行了仿真分析,仿真结果准确的预测了实际加工中可能出现的问题。该方法简单、准确、可靠、实用性强。     

基于双重遗传算法的动态模糊系统设计与优化

设计了一种动态模糊系统模型,该模型能够动态地进行规则自学习,从而减少了规则学习的计算量。提出优化该模型的双重遗传算法:外层采用整数编码,用来训练系统的结构,内层采用实数编码,用来训练系统的参数;内层GA得到的最佳染色体适应值用来评价外层GA相应染色体。该模型结构简单,便于实现,并可离线优化,在线预测。通过应用于实际股市行情的预测和效率分析,不论从预测的结果还是从运行效率看,都收到了满意的效果。     

基于语言偏好信息的满意公平稳定双边匹配方法

针对语言偏好信息下的双边匹配问题,提出一种考虑匹配满意性、公平性和稳定性的双边匹配方法.首先,通过构造匹配满意度计算规则,将双边主体的语言偏好信息转化为匹配满意度;然后,给出满意匹配、公平匹配和稳定匹配的定义,在此基础上,考虑稳定匹配约束条件,建立双边匹配多目标优化模型,采用理想点法将多目标优化模型转化为单目标规划模型进行求解;最后,通过一个算例验证了提出方法的可行性和有效性.     

遥感信息模型的层次化模拟和描述方法

针对遥感信息模型的自动化模拟和计算中现有方法的不足,基于按需服务模式提出了面向空间信息应用需求的遥感信息模型模拟和描述方法,将遥感信息模型模拟计算过程分解为包含五个通用步骤的信息处理流程,采用语义关联方法来表达各阶段资源选取与应用需求间的对应关系,并给出相应的面向应用需求的遥感信息模型模拟的层次化转化和映射方法,最后通过典型应用案例展示了该方法的工作过程。     

基于变体GA的进攻作战抢修任务动态调度

针对进攻作战中装备不断损伤,而抢修时间与抢修力量有限的突出矛盾,提出了“如何动态地为各抢修组优选最佳待修装备、明确不同抢修组间的任务分工和同一抢修组内的抢修序列,使得损伤装备获得尽可能多的二次作战时间”的现实军事问题。抽象出进攻作战抢修任务动态调度这一新问题,构建了其数学模型,设计了变体遗传算法进行编程求解。运用Matlab软件进行了28待修装备3抢修组的调度实例求解,实例证明提出的模型科学合理,求解算法方便高效,能够动态地追踪问题最优解的变化。     

一种基于规则的仿真精度实时分析方法

针对复杂分布式仿真系统实时精度分析困难以及分析方法较少的情况,提出了一种基于规则的仿真精度实时分析方法。首先概述了仿真精度和精度分析的概念;然后重点讨论了实时精度分析方法的原理,包括仿真事件及其关系的形式化描述方法,规则的表现形式,以及精度分析的流程和规则库设计;最后结合应用实例,给出结论及下一步研究方向。