美军军事仿真LVC系统发展与启示

针对当前多军兵种联合作战实战化训练的需求,建模和仿真领域的未来目标是创建统一的真实-虚拟-构造(LVC)集成架构,支持快速集成模型和开展仿真,用于联合作战训练、战术协同、拟制作战计划和评估等。通过探究LVC概念内涵和应用领域,分析美军LVC训练网络发展计划,梳理了分布式任务作战、联合仿真环境和美海军模拟训练三个典型LVC系统应用范例。借鉴美军应用LVC解决联合训练的经验做法,给出加快构建我军一体化联合训练的启示,为我军联合训练环境建设提供有价值的参考。

C2SIM互操作标准发展关键问题研究

针对联合作战信息交换需求和多军兵种作战数据互联互通问题,采用指挥控制系统与仿真系统之间交互性标准(command and control systems-simulation systems interoperation,C2SIM)标准指导实现指挥控制系统、仿真系统和无人系统之间的高效互操作。概述C2SIM的地位、作用和开发概况;介绍C2SIM逻辑数据模型开发方法;从C2SIM核心本体、领域本体扩展、本体到XML Schema的转换和参考实现等方面,分析C2SIM的关键技术问题;探讨C2SIM标准在北约近年中实兵演习中的应用情况;总结C2SIM的发展和影响,为我军标准化互操作技术的构建提供方法和技术上的启发和借鉴。结果表明,该研究可有效提高军事信息系统的开发能力和质量。

面向联合作战的语义参考模型MIM研究与运用

针对盟国多军兵种联合作战数据共享交换的需求,北约面向指挥控制和仿真互操作域提出了多边互操作性规划信息模型(MIM)。MIM作为核心数据框架的语义参考模型,支持互操作性规范的开发及其特定流程。介绍了MIM的开发需求和发展历史,分析了MIM语义信息注释模型的方法,总结了MIM的工具和服务,然后结合其特点,从适用性、应用策略等方面对MIM作为语义参考模型支持跨系统信息共享进行了研究,并给出了具体的应用示例。为语义参考模型的应用及其在多军兵种联合作战中的数据共享交换提供基础。

兵棋系统非玩家角色人机协同开发策略思考

当前兵棋推演的研究集中在如何更真实地模拟对抗以及如何实现态势分析与推理,进而辅助人类指挥决策。因此,兵棋系统亟需突破模拟“人”行为的智能问题,即非玩家角色(NPC)的智能化水平,以提高博弈对抗的水平和推演的逼真度。在分析知识推理型与数据学习型兵棋系统非玩家角色优缺点的基础上,文中提出一种涉及人机协同兵棋非玩家角色开发策略,使非玩家角色能够针对敌方战术实现更有建设性的智能学习,从而促进兵棋系统与实战演练、训练的深度融合,同时为作战决策、实战训练和军事教育提供有力支撑。

适应装备发展的作战软件工程过程研究

当前作战软件工程过程都是采用标准的软件工程过程,而作战软件不同于普通商用软件的特点在于用户无法直接提出软件需求,从而导致后期软件不断调整变化,用户也不满意。通过研究建立适应作战软件特点工程过程,包括作战软件需求工程、作战软件人因工程设计和作战软件人因测试过程,将需求获取确认、用户体验验证、人因测试等纳入研制过程,形成一套行之有效的具有作战软件研制特点的标准工程过程。

指挥控制组织敏捷性研究与思考

过去20年中,复杂网络和电磁环境带来的威胁、人工智能技术的高速发展对指挥和控制(C2)组织体系提出了新的挑战,导致当前的C2组织能力缺乏足够的敏捷性。阐述了C2组织敏捷性的相关概念和理解,开发一系列新的、可实现的概念及解决方案以提高在退化或受限制的网络电磁环境中C2组织的敏捷性。

决策中心战的能力需求与技术支撑

为重建长期战略优势,美国率先提出的决策中心战作战新概念已经成为世界各军事强国的关注热点。分析了决策中心战的提出背景和原因,从深化认知决策优势和作战复杂性等方面剖析了其内涵机理,认识到强大的网络通信能力的支持是实现马赛克战或分布式控制的重要能力需求。在此基础上,重点分析了决策中心战在战役战术层6个方面的能力需求,并提出了未来支撑这些能力形成的先进技术,有助于全面把握以“决策中心战”为代表的新军事理论体系的构建与实践运行,为我军智能化建设提供借鉴。

一种作战软件可维护性综合评估方法

作战软件的可维护性是衡量作战软件维护难度、评价作战软件质量的一个重要特性。为了能够在软件研制阶段对软件可维护性进行预测并获得反馈,以对软件可维护性进行改善、优化,文中基于软件度量理论和软件全寿命周期质量管理的思想,在源代码分析和软件质量控制技术的基础上,深入分析作战软件的可维护性度量问题;从软件内部的源代码静态属性和软件外部的维护过程质量两方面进行探索,提出一种作战软件可维护性评估指标体系;建立可维护性的综合评估模型,并通过实例进行验证。结果表明,所提方法能够有效地实现作战软件可维护性的定量计算,可以对作战软件的可维护性综合评估和排序提供有力支撑。

军事仿真分析评估系统互操作性标准化

下一代的军事仿真分析评估系统将仿真系统与实际指挥控制系统有机结合,为军事复杂系统提供更准确的分析、预测与控制方法,从而有效提高决策的灵活性和前瞻性,降低决策风险。如何在军事仿真分析评估系统顶层分析与设计阶段关注和体现系统的互操作性,这是决策者、系统设计和开发人员,以及最终使用人员必须高度重视的问题。采用主流的国际标准和通用标准,将极大提高系统应用的开发能力和开发质量。研究了当前作战模拟领域主流的几种互操作性国际标准和通用标准的体系结构的发展进程,并对其互操作性和标准之间的相互关系进行了具体的分析与阐述。

基于赋时影响网的模拟退火与粒子群混合改进算法

赋时影响网是一种最近兴起的分析复杂系统关键事件行为及因果关系的建模范式,通过连接行动事件和期望效果来实现关系推理过程。基于赋时影响网设计算法在不确定条件下寻找有效行动方案和备选行动方案用以辅助系统分析决策。本文在标准粒子群优化算法的基础上给出了一种模拟退火改进策略:在规定的计算周期内以粒子群算法进行进化计算;同时为了避免陷入局部最优,采用模拟退火方法对所有粒子重新进行有选择的初始化,初始化之后再次应用粒子群算法。为了有效提高算法的运算速度,算法的实现应用了MPI。仿真结果表明,该算法具有较快的寻优能力和较好的鲁棒性。

战场信息交换语言统一开发框架

战场信息交换语言(Battlefield Information Exchange Language,BIEL)可为指挥与控制系统、建模与仿真系统、自主无人系统之间的标准化信息交换提供支持,提高联合作战中各项行动的效率,包括训练、计划和任务执行.提出了统一开发框架用于确认和追踪BIEL的需求和变化及指导BIEL整个开发过程.对比分析了BIEL与C-BML的差别和优劣.研究成果对于推进军事信息系统互操作,提高其自动化、智能化水平,提升打赢信息化战争的能力具有重要意义.

面向OWL的联合作战管理语言本体开发方法

作战管理语言是一种能够无歧义指挥命令部队和装备进行军事行动和提供态势感知、共享作战行动的语言,其公开标准为联合作战管理语言。联合作战管理语言产品开发组制定了三个阶段开发语言标准,包括数据模型、形式化结构(语法)和形式化语义(本体),目前的研究主要集中在前两个阶段,对实现概念交互的第三阶段的相关研究还比较欠缺。在总结相关对作战管理语言本体研究的基础上,提出了针对联合作战管理语言本体面向联合作战的一种应用框架。通过对炮兵打击任务分配的实际应用,验证了该方法的合理性和有效性,同时显示了本体在军事领域具有相当严格可靠的模型描述能力。

一种巡航导弹动力学仿真通用类库的研究与设计

针对巡航导弹动力学仿真的任务要求,对巡航导弹作战流程和飞行弹道工作展开了深入研究,并设计开发了新一代具有跨平台、通用性、可灵活配置及高可扩展特性等特点的巡航导弹动力学仿真通用类库。以YJ系列某型导弹岸基发射攻击水面舰艇为背景,使用类库对其进行优化计算,并对其轨迹和弹道参数做出分析。结果表明,该型巡航导弹的轨迹仿真可达到良好的效果。通用类库既可以应用于各类巡航导弹的动力学仿真,也可以作为导弹制导系统的重要子系统,完成对制导算法的验证等工作。

Cessna-172P自动驾驶机翼水平调整器Ziegler-Nichols PID控制方法

针对Cessna-172P自动驾驶机翼水平调整器PID控制参数设计离线工作量大的问题,提出了Ziegler-Nichols PID控制方法。Ziegler-Nichols PID控制器的自适应过程不需要系统的任何先验知识,也不需要建立任何对象模型,可以保证控制回路始终运行在最佳状态。设计方法通过对Cessna-172P自动驾驶机翼水平调整器达到自适应控制,结合JSBSim飞行仿真系统对其进行初步仿真。仿真实验结果证明,所设计的驾驶机翼水平调整器在全局范围内具有良好的动态响应性能。

HLA联邦成员迁移机制研究

基于HLA的大规模分布仿真系统经常会出现负载不平衡的问题,严重地影响了仿真的运行效率,成员级别的迁移可以有效的解决这个问题。提出一种新的具有自动保存、恢复运行时状态功能的成员设计规范,并利用RTI已有的联邦管理的相关服务,设计了支持成员动态迁移的分布式仿真管理控制系统,并实现了基本功能。

HLA中基于所有权管理服务的对象迁移研究

研究高层体系结构优化管理服务问题,其中HLA接口规范中的所有权管理是基于对象的属性,针对不能支持对象所有权的转移技术。在某些时刻中,若能给对象所有权的转移会给分布式仿真应用带来更大的便捷。为了解决上述问题,引入了一种特殊的管理平台,在充分利用已有HLA为分布式仿真提供的所有权管理服务的基础上,集中式管理成员对象实例的公布订购关系以及对象实例与成员之间的所属关系,实现联邦成员对象所有权的动态、快速、安全转移实验。结果表明,管理平台在不改变原有RTI架构的基础上,完成了对象实体级别的自动化迁移,拓展了交互式仿真应用范围,优化的管理服务权限。

军事仿真分析评估系统评估分析

下一代的军事仿真分析评估系统将仿真系统与实际指挥控制系统有机结合,为军事复杂系统提供更准确的分析、预测与控制方法。对军事决策方案(作战方案)的评估,是军事决策过程中的一个重要环节,其评估结论直接影响军事决策的结果。随着战争形态由机械化向信息化的转变,作战信息呈爆炸式增长,战争系统呈现出前所未有的复杂特征,给作战想定评估工作提出了挑战。深入探讨了军事仿真分析评估系统想定及执行的基本机理、系统输出的关键元素及系统分析类别,其核心是采用定性与定量分析方法的有机融合来实现对作战方案的评估,并提出实现的途径和重点需要解决的问题。最后对军事仿真分析评估系统的评估分析发展方向提出了建议。

军事分析仿真评估系统海军指挥控制模型设计

下一代的军事仿真分析评估系统将仿真系统与实际指挥控制系统有机结合,为军事复杂系统提供更准确的分析、预测与控制方法。如何建立真实、可信的海军指挥控制(Control&Command,C2)模型已成为当前军事仿真分析评估系统设计的重要任务。海军指挥控制建模的主要内容包括:建立指挥控制的任务空间,为指挥控制的研究和试验提供理论基础;设计指挥控制模型的功能,重点用来描述指挥节点的指挥控制行为和指挥控制的组织结构关系,以及指挥节点之间的信息交互;构建指挥控制模型知识库,将决策支持系统和模糊专家系统相结合,使得系统辅助决策既能充分利用专家经验,又能利用已有的数学模型,体现了定性与定量分析的特点。最后对军事仿真分析评估系统的其他军种指挥控制模型建模提出了建议。

军事分析仿真评估系统关键技术综述

动态性和不确定性是军事复杂系统的典型特征,准确分析和预测复杂系统的行为非常困难。军事分析仿真评估系统将仿真系统与实际指挥控制系统有机结合,为复杂系统提供更准确的分析、预测与控制方法,从而得到更可靠的结果,有效提高决策的灵活性和前瞻性,降低决策风险。设计构想重点从军事分析仿真评估系统,互操作性到在线决策系统方案设计三个方面详细研究了军事指挥控制实时决策支持领域中涉及的关键技术和核心概念,并对系统核心构件进行了原型设计。军事分析仿真评估系统的应用将在军事指挥控制实时决策支持领域发挥重要作用,并对社会政策和经济政策分析、公共突发事件的实时响应产生重大影响。

基于MSDL和C-BML的想定形式化描述

作战想定的形式化描述是将概念模型转化为计算机可以识别的数据形式,统一的形式化标准对提高想定的可重用性以及作战领域的互操作性具有重要意义。首先,简单介绍了军事想定定义语言MSDL和联合作战管理语言C-BML,然后提出了一种基于MSDL和C-BML的想定形式化描述方法,为我军形成规范的作战想定描述提供一定的参考价值,最后采用这种描述方法开发实现了一个想定生成系统。