空间任务仿真中的多分辨率建模研究

论文摘要

多分辨率建模（Multi-Resolution Modeling,MRM）作为先进分布交互仿真技术的重要研究方向,涉及多学科的交叉与融合,在规模不断扩大和仿真复杂度成倍增加的空间任务仿真领域有着广泛的应用前景。论文从MRM相关理论入手,围绕空间任务仿真对多分辨率建模的需求,重点研究了MRM的方法和模型一致性分析方法,最后结合空间任务仿真的具体应用研究了MRM的相关实现技术。论文首先从复杂系统建模与仿真的基本概念出发,在分析了关于模型分辨率和多分辨率建模的各类观点之后,总结了自己对相关概念的认识和理解,为进一步研究空间任务仿真系统的多分辨率建模建立了概念体系。在讨论MRM的具体方法和应用之前,论文首先对空间任务仿真系统的多分辨率特性进行了系统的研究,从系统体系结构出发,重点分析了大型复杂系统仿真对多分辨率建模技术的迫切需求,并给出了空间任务仿真系统组成、实体和功能的层次结构。建模的形式化描述是多分辨率建模方法研究的切入点,鉴于目前MRM还没有一个统一的形式化描述规范,论文首先对MRM的形式化描述规范进行了分析对比,为指导多分辨率建模方法研究以及模型的设计与实现奠定规范化描述基础。紧接着对Davis和Huber提出的三类基本方法:视点选择法、替代子模型法、以及一体化层次可变分辨率法,以及在此基础上演变出的多模型框架、OOPM、多分辨率实体、聚合解聚等方法进行了逐一的研究分析和对比,总结出了每种方法的优缺点,然后结合空间任务仿真的特点和需求,提出了基于域分析的伪聚合解聚方法,并详细介绍了该方法的实现过程。在多分辨率模型的一致性分析方面,通过对一致性的相关概念介绍基础上,提出了基于统计分析和仿真图模型开发的方法来定量分析多分辨率模型族内的一致性,详细论述了两种方法的分析过程及其对空间任务仿真多分辨率模型族的适用性,论文同时以影响评估做为定量分析的补充,给出了一致性的定性分析方法。最后,在对典型大型仿真系统中MRM应用分析的基础上,围绕空间任务仿真的具体应用,建立了基于高层体系结构（High Level Architecture,HLA）的分布式仿真运行环境,给出了支持MRM的仿真联邦设计,包括成员划分、对象类交互类的设计以及联邦对象模型（Federation Object Model,FOM）的设计等,详细分析了在此运行环境下的多分辨率建模方法的具体设计与实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表目录
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 研究背景
• 1.2.1 当前空间任务仿真模型的局限性
• 1.2.2 多分辨率建模介绍
• 1.2.3 多分辨率建模的历史和价值
• 1.2.4 多分辨率模型开发的障碍
• 1.2.5 相关问题
• §1.3 课题意义
• §1.4 研究现状
• 1.4.1 国外研究现状分析
• 1.4.2 国内研究现状分析
• §1.5 论文研究思路
• §1.6 论文主要成果和创新点
• §1.7 论文研究内容和组织结构
• 第二章 多分辨率建模理论基础
• §2.1 复杂系统建模与仿真
• 2.1.1 复杂系统建模
• 2.1.2 仿真技术
• 2.1.3 仿真模型中的交互
• 2.1.4 状态与属性
• §2.2 模型分辨率
• 2.2.1 模型分辨率的定义
• 2.2.2 模型分辨率的度量
• 2.2.3 相关概念比较
• §2.3 多分辨率建模
• 2.3.1 多分辨率建模的定义
• 2.3.2 多分辨率建模的分类
• 2.3.3 多分辨率建模的特点
• §2.4 本章小结
• 第三章 空间任务仿真的多分辨率特性分析
• §3.1 系统概述
• §3.2 系统体系结构
• 3.2.1 仿真构造阶段
• 3.2.2 仿真运行阶段
• §3.3 空间任务仿真对多分辨率建模的需求分析
• 3.3.1 总体需求
• 3.3.2 功能需求
• 3.3.3 性能需求
• §3.4 空间任务的层次性
• 3.4.1 系统组成的层次性
• 3.4.2 实体的层次性
• 3.4.3 功能的层次性
• §3.5 本章小结
• 第四章 多分辨率建模方法研究
• §4.1 概述
• §4.2 多分辨率建模的形式化描述研究
• 4.2.1 离散事件系统描述规范（Discrete Event System Specification,DEVS）
• 4.2.2 MRMS（Multi-Resolution Model System Specification）的描述
• §4.3 多分辨率建模方法分析比较
• 4.3.1 视点选择法（Selected Viewing）
• 4.3.2 替代子模型法（Alternate Submodels）
• 4.3.3 一体化层次可变分辨率法（IHVR）
• 4.3.4 其它方法
• §4.4 基于域分析的伪聚合解聚法
• 4.4.1 域分析（Domain Analysis,DA）
• 4.4.2 伪聚合与解聚
• 4.4.3 伪聚合
• 4.4.4 伪解聚
• §4.5 模型设计与开发
• §4.6 本章小结
• 第五章 模型一致性分析
• §5.1 一致性的概念
• 5.1.1 一致性的定义
• 5.1.2 一致性分析方法
• 5.1.3 一致性分析假设
• §5.2 统计分析
• §5.3 仿真图模型的开发
• §5.4 影响评估
• §5.5 本章小结
• 第六章 空间任务仿真中的多分辨率建模实现
• §6.1 概述
• §6.2 典型实例研究
• 6.2.1 OneSAF中的多分辨率建模
• 6.2.2 WARSIM2000中的多分辨率建模
• 6.2.3 JSIMS中多分辨率建模的实现
• 6.2.4 ONERA RTI中多分辨率建模的实现
• §6.3 开发工具
• §6.4 仿真运行环境
• 6.4.1 仿真运行环境概述
• 6.4.2 仿真联邦设计
• §6.5 空间任务仿真中多分辨率建模的实现
• 6.5.1 模型设计与开发
• 6.5.2 结构模型
• 6.5.3 模型分辨率的动态转换机制
• §6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• §7.1 论文工作总结
• §7.2 后续研究展望
• 参考文献
• 作者在攻读博士学位期间发表的主要学术论文
• 作者在攻读博士学位期间参与的主要科研项目
• 致谢