使命空间功能描述理论和方法研究

论文题目: 使命空间功能描述理论和方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 控制科学与工程

作者: 张琦

导师: 黄柯棣

关键词: 作战仿真,使命空间功能描述,开发过程模型,使命体系结构,建模方法,数据交换格式,基于的组件化仿真开发

文献来源: 国防科学技术大学

发表年度: 2005

论文摘要: 作战仿真的价值是与它所表示的真实世界的军事行动、装备、系统和环境等因素的逼真度直接相关的。如何客观、准确地描述真实世界复杂事物的特征和本质,始终是建模与仿真(Modeling and Simulation,M&S)研究和实践需要解决的难题之一。使命空间功能描述(Functional Description of Mission Space,FDMS)是对真实世界的第一次抽象,是独立于仿真实现的、与某项军事使命相关的实体、活动、任务、交互和环境等因素的功能描述,是建立权威和一致的M&S的公共起点。FDMS的目标之一就是为M&S提供真实世界权威、正确、规范的知识描述。论文围绕FDMS建模的关键问题展开,提出了FDMS开发过程模型,分析了军事使命空间的内在特征,研究了FDMS的组成部分及其模型验证,探讨了使用FDMS驱动仿真开发的方法,最后将前面的研究成果应用于海军“舰艇小编队对空防御”战术活动,创建了该战术活动的FDMS。论文首先提出了FDMS开发过程(FDMS Development Process,FDP)模型,它是一种通用的FDMS开发方法。FDP贯穿了从使命空间分析至模型共享、重用的整个生命周期,系统、全面地总结和归纳了FDMS开发过程中的关键活动,并把这些活动划分为五个步骤。在FDP的基础上,研究了开发过程各个阶段的特点和可能出现的风险,提出了从人员、标准、计划三个方面实施过程综合管理。FDP和过程管理有助于提高开发效率、减小风险,并为FDMS的开发提供了高层指导和可操作性的步骤。军事任务体系是军事领域的重要内容,是军事M&S必需认真研究的对象。本体(ontology)是研究领域概念体系的有利工具并在信息领域引起了广泛关注,论文研究了本体的构建和开发方法,把本体的思想和方法引入到军事使命空间,初步建立了实体和行为本体,为研究任务体系奠定了基础。使命和任务是军事任务体系的核心,介绍了美军的使命/任务体系结构,即通用联合任务列表,归纳了开发任务列表的方法和步骤。结合我军实际状况,提出了建立使命体系结构的依据,即分别以作战实体类别、作战实体级别和作战行动类别为线索。FDMS由三个主要部分构成:使命空间模型(Mission Space Model,MSM)、技术框架和资源库。论文提出了MSM模型的使命-阶段-任务的逐级分解方法。技术框架包括:公共的语法和语义(Common Semantic and Syntax,CSS)、建模方法和数据交换格式。论文整理了FDMS涉及到的CSS知识元素,给出了CCS中过程和实体的描述模板。提出了以科学报告方法为指导,以IDEF3和UML方法为模型描述语言的综合建模方法,充分发挥了各种方法的优势,保证了模型的完备性、规范性和系统性。基于XML Schema,设计和开发了FDMS实体、过程和交互模型的数据交换格式,方便了FDMS在不同用户和不同数据库之间的共享和重用,推动了FDMS的标准化和互操作。最后,论文研究了FDMS资源库的层次结构。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 FDMS的提出

1.1.2 FDMS要解决的问题

1.1.3 FDMS与HLA中概念模型间的关系

1.1.4 FDMS的启示

1.2 研究现状

1.2.1 西方先进国家的研究现状

1.2.2 我国的研究现状

1.3 研究内容、组织结构和主要贡献

1.3.1 论文的主要内容

1.3.2 论文的具体内容和组织结构

1.3.3 论文的主要创新

第二章 使命空间功能描述的过程研究

2.1 概述

2.2 FDMS开发过程模型

2.2.1 概念建模工程

2.2.2 FDMS开发过程模型

2.2.3 FDP与FEDEP的关系

2.3 FDMS过程管理

2.3.1 FDMS开发过程中潜在的问题

2.3.2 管理体系研究

2.3.3 FDMS过程管理

2.4 小结

第三章 使命空间功能描述的任务体系研究

3.1 概述

3.2 军事领域的本体

3.2.1 本体的概念

3.2.2 本体的构建和开发方法

3.2.3 构建军事领域的本体

3.3 军事使命的体系结构

3.3.1 美军的任务体系结构

3.3.2 开发具有我军特色的任务列表

3.4 小结

第四章 使命空间功能描述的组成部分

4.1 概述

4.2 使命空间模型

4.2.1 使命空间模型所属的抽象层次

4.2.2 使命空间模型的分解机制

4.3 公共的语义和语法

4.3.1 概述

4.3.2 知识元素

4.3.3 描述模板

4.4 FDMS建模方法

4.4.1 科学报告方法

4.4.2 IDEF3 建模方法

4.4.3 统一建模语言方法

4.4.4 三种建模方法的综合应用

4.5 FDMS数据交换格式

4.5.1 使用数据交换格式的原因

4.5.2 使用XML文档格式

4.5.3 FDMS DIF数据结构

4.6 FDMS资源库

4.6.1 FDMS资源库概述

4.6.2 FDMS资源库的层次结构

4.7 小结

第五章 使命空间功能描述的验证

5.1 概述

5.2 验证的含义和必要性

5.2.1 验证的含义

5.2.2 验证的必要性

5.3 验证的基本原则和步骤

5.3.1 验证的基本原则

5.3.2 验证的步骤

5.4 模型逼真度研究

5.4.1 模型逼真度的概念

5.4.2 模型逼真度的度量

5.5 SME在验证中的作用

5.5.1 建模与仿真中的主题专家

5.5.2 SME必需具备的品质

5.5.3 SME验证

5.6 小结

第六章 使命空间功能描述驱动的仿真开发

6.1 概述

6.2 基于BOM的组件化仿真开发

6.2.1 组件化开发方法

6.2.2 基本对象模型

6.2.3 基于BOM的组件化仿真开发

6.3 基于MDA的仿真开发

6.3.1 MDA概述

6.3.2 MDA软件开发过程

6.3.3 基于MDA的仿真开发

6.4 小结

第七章 使命空间功能描述建模实例

7.1 概述

7.2 海战背景知识

7.2.1 海战的演化时期

7.2.2 海战的发展趋势

7.2.3 海战的样式

7.3 舰艇小编队防空使命空间建模

7.3.1 使命空间分析

7.3.2 确定和开发实体、任务

7.3.3 建立使命空间模型

7.3.4 模型验证

7.4 小结

第八章 总结与展望

8.1 论文工作总结

8.2 下一步工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

发布时间: 2006-09-14

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