论文题目: 基于SEB组合框架的导弹体系对抗仿真方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 刘晨
导师: 王维平
关键词: 武器装备论证,作战效能评估,导弹体系对抗仿真,组合框架,实体体系建模,实体,行为建模,体系对抗仿真语言,实验空间分割
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 信息化战争条件下,武器装备采办和论证工作日益突出,而作战效能评估是武器装备论证的一个核心问题。不同的职能部门,如军方总体论证研究所和工业方总体设计部门,对于作战效能评估的研究目的不尽相同,要求武器系统作战效能评估能够充分反映各种作战运用方案和总体设计方案对于作战效能的影响,并通过探索得到最优的设计方案。武器系统作战效能评估具有的复杂性和不确定性特点,使得仅仅依靠传统的解析方法或专家评估方法,已经很难有效解决,基于仿真的作战效能评估是解决这一问题的有效方法。然而,随着武器装备复杂性和体系对抗过程复杂性的不断增长,必须采用体系对抗仿真方法解决武器系统的作战效能评估问题。体系对抗仿真同样需要应对作战效能评估具有的复杂性和不确定性问题,而解决上述问题必须从体系对抗仿真的基本环节即建模和实验两个方面入手。其中,体系对抗仿真模型描述是基础,需要能够灵活描述抽象的战场对抗体系,反映各种复杂和不确定的影响关系;体系对抗仿真实验是手段,需要科学地设计仿真实验,有效地探索复杂和不确定的体系对抗实验空间,得到高可信度的分析结论。论文以导弹体系对抗仿真为应用背景,重点研究体系对抗仿真中的建模和实验问题,具体研究内容包括:(1)面向导弹体系对抗仿真应用,分析体系对抗仿真模型描述中存在的主要问题,提出体系-实体-行为的分层次组合描述方法,作为体系对抗仿真的建模方法,即SEB组合建模方法,并给出其参考模型和各个层次建模的参考视图。(2)分析战场对抗体系的组成和特点,总结实体建模和体系建模应该描述的要素和具备的性质。在此基础上,研究支持变结构的实体体系建模方法,建立严格的形式化模型描述和仿真算法描述,作为SEB组合建模方法的基本框架,支持导弹体系对抗仿真中实体模型和体系模型的建立。(3)提出嵌入式实体行为建模方法,研究利用富语义的图形化行为描述方法来支持复杂的实体行为建模,重点研究将状态图嵌入实体模型以支持行为建模的嵌入机制。(4)在体系对抗仿真SEB建模框架的研究基础上,通过形式化映射,研究基于XML的体系对抗仿真语言SCSL,以有效支持体系对抗仿真中模型和实验设计的描述,支持基于包的仿真模型管理以及仿真模型的解释执行。(2)、(3)、(4)点将从理论方法到技术实现上为体系对抗仿真建模提供系统化的解决方案。(5)分析体系对抗仿真中存在的系统依赖和并发等特点,研究基于空间分割的体系对抗仿真实验方法,重点研究体系对抗仿真中实验空间分割模式,并针对导弹体系对抗仿真应用,提出SCA实验空间串联分割方法。(6)根据论文的研究成果,设计并实现体系对抗仿真支撑环境Sim2000,支持导弹体系对抗仿真建模与实验,并以多平台反舰导弹作战效能仿真评估项目为例,验证论文所提理论与方法的有效性。论文的创新之处包括:针对导弹体系对抗仿真模型描述中存在的主要问题,结合其应用特点,提出了体系-实体-行为的分层次描述方法,即SEB组合建模方法;通过分析战
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 效能评估
1.1.2 体系对抗仿真
1.1.3 导弹体系对抗仿真
1.1.4 研究问题的提出
1.2 相关领域研究现状
1.2.1 系统建模理论方法
1.2.2 仿真实验理论方法
1.2.3 体系对抗仿真系统
1.3 研究目标与意义
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究意义
1.4 论文主要工作与创新
1.4.1 体系对抗仿真SEB 组合建模方法
1.4.2 变结构实体体系建模方法
1.4.3 嵌入式实体行为建模方法
1.4.4 体系对抗仿真语言SCSL
1.4.5 基于空间分割的仿真实验方法
1.5 论文组织与结构安排
第二章 基于SEB 组合框架的体系对抗仿真方法
2.1 导弹体系对抗仿真
2.1.1 概念分析
2.1.2 基本过程
2.1.3 特点分析
2.1.4 问题分析
2.2 基于SEB 组合框架的仿真过程
2.3 体系对抗仿真SEB 组合建模方法
2.4 基于空间分割的仿真实验方法
2.5 本章小结
第三章 变结构实体体系建模方法
3.1 装备体系建模分析
3.1.1 实体建模要素分析
3.1.2 体系建模要素分析
3.2 实体模型描述方法
3.2.1 应用类型分类
3.2.2 实体模型描述
3.2.3 事件交互机制
3.2.4 时间特性分析
3.3 体系模型描述方法
3.3.1 事件类型描述
3.3.2 体系模型描述
3.3.3 区域变结构约束
3.3.4 实验模型描述
3.4 仿真模型调度算法
3.4.1 总仿真器算法描述
3.4.2 实体体系仿真器算法描述
3.5 本章小结
第四章 嵌入式实体行为建模方法
4.1 行为建模综述
4.1.1 有限状态机
4.1.2 时间自动机
4.1.3 Euler 网
4.1.4 事件图
4.1.5 状态图
4.1.6 本节小结
4.2 实体行为建模框架
4.2.1 行为建模分析
4.2.2 嵌入式框架
4.3 状态图行为建模方法
4.3.1 图形语法
4.3.2 形式化语法
4.3.3 形式化执行语义
4.4 状态图嵌入实体模型
4.4.1 基本假设和限定
4.4.2 状态的映射和属性引用
4.4.3 事件的接收和发送
4.4.4 状态图的动作
4.4.5 构造实体模型转移函数
4.5 本章小结
第五章 体系对抗仿真语言SCSL
5.1 SCSL 综述
5.1.1 产生背景
5.1.2 设计目标
5.1.3 运行环境
5.2 SCSL 的设计
5.2.1 SCSL 与SEB 建模框架的映射关系
5.2.2 SCSL 语法语义
5.2.3 仿真指令和关键字
5.3 SCSL 模型管理
5.3.1 仿真模型管理的需求
5.3.2 基于包的仿真模型管理
5.3.3 外部模型嵌入
5.4 SCSL 的描述能力
5.4.1 实体模型描述
5.4.2 体系模型描述
5.4.3 实验模型描述
5.4.4 SCSL 小结
5.5 本章小结
第六章 基于空间分割的仿真实验方法
6.1 仿真实验设计综述
6.1.1 实验框架
6.1.2 目标意义
6.1.3 设计内容
6.2 筛选实验设计方法
6.2.1 经典筛选方法
6.2.2 特殊筛选方法
6.2.3 筛选方法的选择
6.3 响应曲面优化方法
6.3.1 确定拟合模型
6.3.2 确定寻优方向
6.3.3 确定优化方案
6.4 实验空间分割方法
6.4.1 空间分割思想的提出
6.4.2 实验空间分割模式
6.4.3 SCA 串联分割方法
6.5 本章小结
第七章 体系对抗仿真环境设计与实现
7.1 Sim2000 体系对抗仿真环境总体设计
7.1.1 设计目标
7.1.2 系统组成
7.1.3 工作流程
7.2 建模环境设计与实现
7.2.1 体系建模工具
7.2.2 实体建模工具
7.2.3 行为建模工具
7.2.4 实验设计工具
7.3 仿真引擎设计与实现
7.3.1 仿真引擎总体设计
7.3.2 模型管理子系统
7.3.3 仿真运行子系统
7.4 本章小结
第八章 多平台反舰导弹作战效能仿真评估
8.1 问题背景
8.1.1 研究目标
8.1.2 研究边界
8.2 体系对抗仿真建模
8.2.1 模型框架
8.2.2 体系层次建模
8.2.3 实体与实体行为建模
8.2.4 仿真模型的SCSL 表示
8.3 体系对抗仿真实验
8.3.1 实验框架
8.3.2 专题实验设计
8.3.3 SCA 实验空间分割
8.3.4 SCA 实验空间组合
8.4 本章小结
第九章 结束语
9.1 论文的主要贡献
9.2 进一步的研究方向
图表索引
缩略语表
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文与参与的项目
致谢
发布时间: 2006-09-14
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