基于粒计算的武器装备体系结构超网络模型

利用超网络建模体系结构是体系网络化描述、评估和演化性探索的一种重要发展趋势。目前提出的超网络模型仍然处于概念探索阶段,在体系结构的复杂关系描述、体系属性信息和拓扑结构之间互影响机理挖掘等方面问题的研究存在局限性。梳理了体系结构超网络建模研究现状,提出基于粒计算的装备体系结构超网络建模方法,采用四元组粒模型的形式化描述将装备体系的拓扑信息与属性信息结合起来。利用超网络构建体系结构的复杂关系模型,实现了系统、功能、活动、行为与能力等体系要素之间的层次关联。通过超边机制将粒模型与超网络模型较好地联系起来。     

基于功能和联接的装备体系结构

体系结构是装备体系开发的前提。针对装备体系特点,借鉴美国国防部体系架构框架(department of defense architecture framework, DoDAF)建立了一个基于功能和联接的装备体系结构框架,并且在此框架下提出了基于功能和联接的装备体系结构建模方法。该方法通过分析装备体实体及其关系,给出了一种装备体系结构不同视图产品的开发流程。最后,以航母体系的典型任务为例进行了实例分析,验证了框架和方法的可行性。     

柔顺复杂装备系统多状态动态退化演变可靠性建模与分析

针对复杂工况情形下,柔顺复杂装备系统内部关键零部件容易产生疲劳损伤,导致其在服役期内产生多状态退化迁移,难以评估系统动态退化过程可靠性的难题,本文通过采用齐次连续时间马尔可夫模型(homogeneous continuous time markov process, HCTMP),结合柔顺复杂装备系统动态退化机理,构建了柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型;并通过Monte Carlo模拟仿真了柔顺复杂装备系统退化失效风险.在柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型基础上,引入了动态瞬时期望、动态集成期望和状态滞留时间等敏感性测度指标来评估动态退化过程可靠度.案例研究表明,柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型能有效解决评估多状态动态退化过程的可靠性难题,为维修决策提供重要依据.     

基于复杂网络的战争复杂体系建模研究进展

战争复杂体系建模的关键是对体系组分间基于网络的耦合交互关系进行描述,复杂网络理论为战争复杂体系建模研究带来新的推动力。分析了复杂网络适用于体系建模的特点,归纳总结了体系复杂网络建模的两种一般性方法。从体系复杂网络建模所涉及的体系的网络化描述、体系复杂网络建模算法规则、基于复杂网络的体系测度与评价以及复杂网络与ABM相结合的研究4个方面详细论述了当前的研究进展情况,分别指出了存在的主要问题,并对下一步的研究趋势进行了预测分析,为基于复杂网络的战争复杂体系建模的进一步研究提供支持。     

基于DoDAF的装备体系任务建模与仿真

装备体系任务建模与仿真是对装备体系进行模型验证和分析的基础。以四元组（目标,装备,活动,关系）为基础,建立了装备体系任务的描述模型,并基于美国国防部体系结构框架（Department of Defense Architecture Framework, DoDAF）,提出了基于活动建模的装备体系任务静态模型建模方法和采用IDEF3语言来建立装备体系任务仿真模型的方法以及其具体建模步骤。最后以航母体系的典型任务为例,对上述建模与仿真方法进行应用,证明了所提方法的有效性。     

基于FMECA的复杂装备故障预测贝叶斯网络建模

针对复杂装备故障预测问题, 本文提出一种基于故障模式, 影响及危害性分析(failure mode, effects and criticality analysis, FMECA)知识的 故障预测贝叶斯网络模型(failure prediction Bayesian network, FPBN)建模方法. 首先, 在分析现有FMECA知识所包含故障信息的基础上, 提出了基于FMECA单元的FPBN网络结构转化方法和FPBN概率 参数计算方法, 建立起对应的FPBN单元模型. 然后, 对复杂装备各组成部分对应的FPBN单元模型进行连接, 构建整体系统的FPBN集成模型. 最后, 根据某机载平视显示器(head up display, HUD) FMECA知识, 建立了HUD电子组件的FPBN模型实例. 实例分析结果表明, 基于FMECA知识建立的FPBN模型具有不确定性表达和定量 分析方法的优势, 能够准确、有效地进行复杂装备故障预测.     

基于Agent的装备体系基础模型建模分析

针对装备体系效能分析、装备采办等应用的建模需求,建立了包括类型、属性、交互、规则的装备体系七元组描述模型,构建了基于Agent的基础模型框架。重点研究模型中的交互元组,定义了消息的格式,采用AUML描述了通信协议。另外,根据各元组特点,设计了Agent内部结构。针对装备内部的信息/行为交互,建立了基于活动图的Agent内部活动模型。最后,给出一个实例说明建模的流程与Agent的活动过程。     

装备指挥训练多层次建模研究

装备指挥训练模型是实现装备指挥模拟训练的核心和基础。由于装备指挥训练的复杂性问题,传统的单一层次模型已经不能适应装备指挥训练的需要。以多层次建模理论为基础,阐述了装备指挥训练的多层次性,研究了装备指挥训练的模型体系,并提出了模型的多层次构建思想。研究结论对装备指挥训练模拟系统的开发奠定了基础。     

基于复杂网络的作战体系模型

针对复杂网络的脆弱性问题,面向作战体系的对抗性需求,基于复杂网络理论,利用Agent技术和OODA(观察、判断、决策、行动)作战过程,提出了作战体系模型的杓建方法.采用自底向上方法,该模型可以通过迭代扩充模型的层次,具有Agent属性、层次性、嵌套性、节点和边的冗余性等作战体系用于对抗的属性.对特征参数的仿真试验结果表明,该作战体系模型不仅具有较好的鲁棒性,而且对脆弱性也有明显的改善,能够较好的满足指挥体系在作战中的对抗需求.     

基于有色Petri网的复杂武器系统任务可靠性建模及估计

针对复杂武器系统的任务可靠性提出一种具有记忆标识的有色Petri网分层建模方法。首先用具有记忆标识的有色Petri网建立系统所有任务、每个任务具有的可重构数和所需资源,然后根据资源的状态和累积工作时间即可确定相应的任务能否完成,从而获得任务的可靠性指标。以某野战防空C^3I系统中旅指挥站为例说明该方法是可行的。该方法适合于多任务可重构系统的任务可靠性建模及其估计。     

装备体系多阶段任务可靠性高效解析算法

体系作战任务可靠性的实时评估是未来作战的必然要求。为了实时计算装备体系多阶段任务可靠性,基于k/n(G)表决模型,设计了一种考虑冗余的可靠度高效解析算法。在体系结构分析及任务概述基础上,建立了冗余故障树以及由冗余故障树转化的二元决策图(binary decision diagram,BDD)模型。针对传统可靠性解析计算算法复杂度高的问题,本文利用递归算法改进了k/n(G)表决模型的计算过程,提高了计算效率。以航空装备体系远程目标打击任务为例,数值计算表明,本文的改进解析算法有效得出了体系多阶段任务可靠度计算结果,且相比传统算法运算效率得到显著提高,有利于应用到体系作战任务可靠度实时计算评估,指导任务统筹和规划。     

基于大数据的装备体系三元概念认知系统模型构造框架

多样化的装备体系定义模式存在概念语义内涵交织、外延对象重叠难以离析,体系系统边界动态模糊等不确定性制约装备体系综合认知,大数据建模与分析决策为装备体系模型表达与知识发现提供了机遇。提出广义复杂信息系统观点下采取形式三元概念分析理论描述和表示装备体系中概念及概念之间层次网络结构的装备体系认知系统模型构造框架。首先分析了能力视角下装备体系语义超网络模型的大数据描述架构及其层次建模过程,设计了一种体系分层共演化时空数据应用模型结构。概述了概念认知系统研究进展,提出一种基于语义上下文的形式三元概念构造策略,讨论了上下文覆盖数据结构与三元概念构造的联系。为应用语义大数据开展装备体系认知计算提供了有益启发。     

关于武器装备体系论证方法的思考

针对武器装备体系建设的特点,简述了目前武器装备体系论证特点和存在的方法问题.通过分析武器装备体系论证手段,剖析武器装备体系论证方法,提出应合理建立武器装备体系论证方法体系,形成武器装备体系论证方法论,以适应在信息化条件下武器装备体系建设的论证要求.依据上述方法论结合武器装备体系论证的特点,建立了软件综合集成环境,环境中每个软件工具或软件分系统,可根据不同论证任务,灵活形成针对该论证任务的软件环境,以满足相应论证任务的需要,体现定性分析与定量评估相结合.     

基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型

提出了一种基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型,将模型推广到更为一般的任意结构系统。该模型考虑了部件的工作配置关系,把多阶段任务系统的可靠性分析转化为系统的状态转移概率。同时给出了系统状态转移概率求解算法,最后给出了一个应用实例。     

装备体系需求参考模型及形式化分析

针对装备体系需求的内涵模糊的问题,提出了装备体系需求参考模型——强调装备体系与它能够解决的问题之间的关系。基于高阶逻辑分析,描述了装备体系军事需求及需求规格必须满足的关系,给出了充分性命题和必要性命题;讨论了装备体系需求和需求规格的命题一致性、合理性。装备体系需求必要性命题有助于正确评价需求、避免获取一些错误特性;装备体系需求规格必要性命题有助于人员在需求规格开发中正确分工。     

复杂体系效能测度建模研究

根据复杂体系的概念及其所呈现出的多种特性,提出了复杂体系“两层四级”的效能测度建模框架,并针对复杂体系内部的相互位置层次及其功能关联定义了度量实体、层级映射、系统关联性和软构层等相关概念,清晰地阐释了复杂体系效能测度建模时体系层次映射的实质;最后,进行了复杂体系效能测度的通用建模设计,从而为复杂体系的效能评估以及体系改进和优化提供一定的理论指导.     

基于GOOPN++的复杂关联系统可靠性分析模型

提出了一种可用于复杂关联系统可靠性分析的增强的扩展面向对象Petri网模型(GOOPN ),给出了该模型形式化描述与运行规则。该模型引入了抽象库所、抽象变迁、消息颜色以及对象间的消息传递函数等新的概念,更好地体现了面向对象的思想,具有很好的模块性、继承性和可维护性,能够反映复杂关联系统的动态柔性特点。最后给出了一个用于装备保障能力评估的GOOPN 模型。