多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究

针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括:①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。

HLA/RTI网格化与以模型为中心的分布仿真互联模式研究

应用网格技术对分布仿真高层体系结构和运行时间框架软件的共享进行研究,实现“以模型为中心”的大规模、大范围分布仿真的分布互联模式。首先,设计运行时间框架守卫模块,实现对运行时间框架进程运行状态的监控、高层体系结构多联邦信息的管理和监视。在此基础上,按照Globus Toolkit 3网格服务规范对运时时间框架守卫模块服务化,并基于具有我国自主知识产权的织女星网格操作系统,进行同类资源的整合。此外,基于VEGA GOS的服务作业处理和批作业处理,开发了运行时间框架网格服务的客户端,实现对共享运行时间框架资源的异地访问。最后,简要介绍了该方法在863计划仿真网格项目中的实现和应用情况。实验表明,该方法可以实现对运行时间框架资源的共享和有效监控,并且在满足一定带宽的网络上实现基于共享运行时间框架的仿真联邦运行。

基于网格技术的多用户多任务模拟训练系统

针对信息化条件下的武器装备模拟训练问题提出了一种多用户多任务模拟训练系统的概念,这种模式的系统能够满足大规模、多人次的装备教学和训练需求。首先,建立了面向大规模训练的两级用户管理体制,以及B/S与HLA结合的系统体系结构;然后,综合利用Web技术、网格技术(Globus Toolkit4,GT4)和分布仿真技术(HLA/RTI)等解决了HLA联邦资源共享与整合、系统组织与协同等核心问题,实现了在同一套模拟训练系统上多组用户同时进行相同或者不同训练任务的设计目标;最后,面向通用雷达装备设计并实现了一个原型系统,它具有资源利用率高、重用性强、用户容量大等特点,在XX实验室建设的应用中取得了良好的效果。

防空武器系统仿真中的三维图形实时成像技术

图形图像技术在仿真中的应用除使之高度可视化外 ,更重要的是引入了“三维描述”的概念 ,扩大了“定量”仿真的范围 ;将虚拟技术在该领域实用化 ,加强了数字仿真功能 ,减轻了对物理仿真的依赖 ;并且 ,解决了一些长期以来悬而未决的问题。就“光学跟踪信号源”、“虚拟装备”、“全面评估”等问题作一讨论。

基于瞄准镜视景的单柄跟踪激光测距仿真系统设计

计算机图形图象技术的发展促进了视景仿真水平的提高，本文就是基于微机以ＯｐｅｎＧＬ为工具的图形图象实时生成技术在火控系统武器装备视景仿真中的应用。文中讨论了动目标（飞机）的视景模型和运动模型、瞄准镜的光学功能仿真模型和运动模型、战地背景的视景模型和运动模型等的原理和实现方法。同时，对在ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ下的硬件操作和利用实装进行交互的方法作了简要介绍。

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(HighPerformanceComputing)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。

一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——“云仿真平台”

基于仿真网格[1]的研究成果,进一步提出了一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——"云仿真"平台,讨论了它的研究背景、技术内涵、特色以及体系结构,并介绍了已完成的关键技术研究和典型应用示范系统。初步研究与实践表明:提出的"云仿真"平台能够进一步改善仿真网格对多用户在多粒度资源按需共享、协同、容错迁移等方面的能力,进而建立了一种新的建模仿真模式——"云仿真"。最后给出了云仿真平台下一步的工作展望。

通用雷达装备模拟训练系统及其关键技术研究

针对当前模拟训练系统功能单一、型号专用、开发效率低、水平参差不齐等问题,提出了基于PLSE(ProductLineSoftwareEngineering)理论的仿真平台概念、通用雷达装备全任务模拟训练系统概念和面向领域的研究方法。建立了外观模型、机理模型、人机交互模型、训练评估模型和系统结构模型的模拟训练系统模型体系,基于此提出了模拟训练系统的四种典型模式。攻克了全任务模拟训练系统研发中的四项关键技术:①提出并实现了面向维修案例的故障建模、仿真和评估方法;②采用USB(UniversalSerialBus)技术建立了基于实装专用部件的人机交互设备通用设计方法;③应用分布仿真高层体系结构HLA/RTI解决了模拟训练系统中的紧耦合交互问题;④建立了基于组件技术的模型规范和软件体系结构,实现组合式的仿真应用构建模式。最后介绍了针对通用雷达装备领域构建的仿真平台和一种虚拟式全任务模拟训练系统。

协同仿真平台中的仿真组件技术及其实现

在面向服务的理念指导下,将仿真组件技术引入协同仿真平台的应用开发中,即由元素模型、组件模型和成员模型三种层次的仿真组件组成仿真系统,使用仿真组件提供的服务完成仿真任务,并详细介绍三种组件的概念、构成、开发和部署等关键技术。开发应用时采用面向组件的建模工具描述系统的静态结构和动态行为,根据静态结构自动生成三种组件的框架代码,用户加入功能实体后即完成了仿真的开发,运行时根据动态行为调度仿真组件进行协同工作。

一种新型的分布协同仿真系统-“仿真网格”

简要介绍了作者研究开发仿真网格的研究背景,提出了仿真网格的技术内涵、体系结构和目前的实施方案;进而结合近几年的研究进展,较为详细的介绍了阶段性研究成果,包括已完成的仿真网格原型系统Cosim-Grid 1.0v、攻克的部分关键技术和仿真网格Cosim-Grid 1.0v的典型应用示范系统。初步研究与应用表明:(1)提出和开发的仿真网格是一种新型的分布建模与仿真平台,它能克服传统网络化建模与仿真平台在仿真资源动态共享、自组织、协同能力和安全应用机制等方面的局限性,能支持"仿真系统工程"的实施,能扩展分布仿真应用的模式,为协同仿真应用提供新的途径;(2)开发的仿真网格原型系统Cosim-Grid 1.0v在体系结构、门户技术、基于WEB的RTI、服务虚拟化、基于语义的模型资源发现等技术方面有新意;(3)仿真网格是一类具有特色的网格,它拓展了"网格"在具有时、空一致性要求的分布、异构资源(服务)协同工作方面的能力。最后,给出结论和下一步的工作展望。

GL Studio软件在视景仿真建模中的应用

介绍一种新的视景仿真建模软件,并结合某雷达虚拟训练模拟器的研制,说明了该软件在视景仿真中的应用。GL

面向维修训练的故障建模、仿真与评估

面向维修训练领域,通过研究系统故障产生机理,运用面向对象方法建立一种基于故障传播有向图的系统故障模型,从工程应用角度阐述了其构建规则。基于该模型实现了维修训练仿真系统,介绍了有向图仿真运行类结构和维修对象测量数据的生成。在此基础上,文章提出一种基于标准故障诊断路径的评估方法,根据测量点与标准路径的相关性实现了维修训练评估。

复杂产品多学科虚拟样机顶层建模语言研究

为了在复杂产品虚拟样机开发过程的不同阶段,以及在工具和部门之间更加准确地描述系统的顶层模型,提出了一种描述多学科虚拟样机顶层系统结构、行为和内部相互关系的系统顶层建模语言。在顶层建模语言中,把系统模型划分为静态结构模型和动态行为模型。为了顶层建模语言的扩展,定义了顶层建模的统一建模语言特征;采用基于可扩展标记语言的数据交换格式,规范顶层建模在不同工具间的信息传递;顶层建模语言遵从模型驱动体系结构的思想,从面向编程平台、通信平台和工具平台映射成为模型的实现。简要介绍了顶层建模语言的实现工具———顶层建模集成开发环境。最后,给出了计算机生成的武装兵力系统的例子,说明了顶层建模语言对复杂产品虚拟样机建模的有效性。

武器装备联合试验环境构建关键技术

联合作战已成为未来主要作战形态,联合作战需要联合试验来检验武器系统乃至体系的整体性能、作战效能。联合试验环境是开展联合试验的基础。不同体系结构、不同类型的异构靶场试验资源互连互操作是构建联合试验环境的基本特征。通过网关实现不同对象模型的转换,是构建联合试验环境的主流手段。分析了当前网关的"点对点"式和"总线"式两种主要实现机制;综述了网关描述语言、网关性能评价标准、网关映射语言和通用对象模型和WebLVC等关键技术,作为网关未来发展方向以支持联合试验环境的构建。

指挥控制系统网络动态抗毁性

为研究指挥控制系统网络的动态抗毁性,建立了指挥控制系统的多Agent复杂网络抗毁性模型。在模型中,将系统中的每个作战单元看作一个具有自修复能力的Agent;在重点攻击和随机攻击的基础上提出了一种基于攻击力度指数的攻击策略;引入了网络整体效率,并在此基础上提出了一种网络动态抗毁性的度量方法。最后利用仿真的方法对指挥控制系统的抗毁性进行了研究,仿真结果表明网络节点的自修复能力对于网络保持其性能的时间的长短具有很大影响,对提高指挥与控制系统的抗毁性具有一定的参考价值。

基于HLA/Virtools的高炮火控系统仿真平台设计

针对在开发模拟训练系统过程中,开发人员工作量大,系统开发效率低和效果不理想等问题,提出了一种基于网络游戏技术(Virtools)与高层体系结构(HLA)相结合的解决方法。该方法利用HLA的模块化建模的思想,将整个仿真系统的功能划分成若干个联邦成员,进行分布式系统仿真。从设计系统的体系结构入手,划分联邦成员功能、建立FOM文件,并针对仿真平台开发中的分布交互行为模块的开发、解算行为模块的开发、坐标系变换、分布交互行为模块与解算行为模块数据传输速率不同步等问题进行了深入的研究,并提出了解决方案。最后基于此方法设计了一个某型高炮火控系统的操纵仿真平台,实践表明系统的开发效率有了较大的提高,结果显示在实时性及逼真度方面均达到了较好的效果。

指挥与控制系统复杂网络形式化建模与分析

根据信息化条件下指挥与控制系统(以下简称C2系统)的复杂性特征以及网络化趋势,以复杂网络的研究思路,基于图论和集合论,对C2系统中的实体以及其逻辑关系进行了形式化抽象和描述;建立了C2系统的复杂网络模型,并辅以实例对C2系统结构的复杂网络统计特征进行了简要分析。在一定程度上解决了目前在以复杂网络理论研究C2系统结构过程中的定量描述问题,为以后的研究提供了一定的理论启示和参考价值。

基于AHP-模糊综合评估方法的虚拟装备训练评估模型

通过对某自行高炮虚拟训练平台作战指挥一般过程的分析,综合运用层次分析法和模糊数学方法,建立较为完备的训练水平评估指标体系和评估分析计算模型,其步骤包括:建立训练评估指标体系,确定因素集;确定特征因素的备选集;指标权重的确定;虚拟装备操作训练评估等。

面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术研究

针对目前多学科虚拟样机协同仿真应用中面临的多学科交互协同能力差、资源动态调度分配难、系统容错能力和柔性差、动态资源可重用性差、规模易受限制等问题,首先提出了一种新的解决途径——构建仿真网格,进而较为详细地介绍了面向多学科虚拟样机协同仿真的仿真网格技术的部分研究成果,最后,介绍了典型的应用案例,并给出了结论和下一步的工作展望。

基于遗传算法的光电经纬仪布站优化设计

对光电经纬仪的布站优化设计进行了研究。针对原有光电经纬仪布站优化仅进行定性分析、定位精度不高的问题,提出了根据布站几何与定位精度的精确关系建立布站优化模型,并用小生境遗传算法求解的方法。首先分析了光电经纬仪布站几何与定位精度的关系,构造了布站优化的目标函数,然后全面考虑了实际工程应用的约束条件:光测设备性能约束、光测设备与太阳夹角的约束、布站区域约束;在此基础上,用小生境遗传算法对光电经纬仪的布站优化模型进行求解。最后给出了仿真实例,仿真结果表明了该方法的正确性、有效性和稳定性。