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武器装备论证的柔性仿真建模研究
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武器装备论证的柔性仿真建模研究

  摘要:论证仿真是支持武器装备论证的重要方法和关键技术之一,如何克服领域建模仿真系统之间互操作性的缺乏, 使一些模型和专业化程度高的仿真工具,在多领域、全过程协作和资源共享成为可能是装备论证工作的一项重要工作。改进和扩展单一的建模技术、走复合建模技术的道路, 是解决大规模复杂系统建模问题的有效途径。

  关键词: 武器装备论证; 柔性仿真; 混合异构层次化建模; 组合模型; 论证仿真

  ......

  随着装备技术的日益复杂, 研制周期加长, 经费的增加,及相关的装备现状基础, 现代国防的高成本高风险使得如何优化武器装备的论证成为一项重要的研究工作。武器装备论证仿真是高技术武器装备发展规划的重要手段和依据之一, 也是一种先进的装备论证方法。通过论证仿真, 以现有或预计可以实现的技术为基础, 建立仿真模型,为军事部门和国防工作部门规划设计新型武器系统提供指南和依据; 向上反馈调整军事需求, 向下延伸对国防科技和工业基础提出发展方向要求, 在军事、经济、技术等众多条件的约束下, 合理确定满意可行的指标值, 对采办过程实施系统工程管理, 使武器装备能最大程度的合理的满足作战使用的需要。

  ......

  3、柔性仿真方法

  3.1 柔性仿真的特点

  系统仿真作为研究动态系统逻辑、时序和性能的基础性支撑技术, 应用领域十分广泛。近十年来, 国际、国内仿真领域的发展趋势是建模方法的多元化、仿真系统的互操作、重用和虚拟以及仿真应用的多样化。柔性仿真是其中一个很重要的分支。美国国防部倡议的/ 基于仿真的采办( SBA) 0、仿真高层体系结构HLA、大型仿真项目/ 联合仿真系统( JMASS) 0 以及著名的建模仿真环境STAGE等, 都将柔性作为系统建设的主要目标之一。柔性仿真方法主要是指建模仿真过程中的建模框架和仿真算法具有广泛的适应性、扩展性和集成性, 同时建模框架所容纳的模型应具有良好的可重用性【4】。

  在武器装备论证的仿真系统中, 存在需要不同方法建立的以反映论证系统不同方面的各种模型, 如: 系统效能模型、寿命周期费用模型、工作可靠性模型等。这些模型在不同的层次上反映了装备系统研制、使用和管理的方方面面, 采用某一种建模和仿真的方法很难满足描述和分析系统的要求。柔性仿真在建模框架和算法方面提供的灵活性是针对复杂系统建模的一个有利尝试:

  1) 建模框架中的模型结构是可变的, 可以使框架适应不同类型的模型, 提高框架的适应性和可扩展性;

  2) 模型的层次性能通过模型的接口进行组合, 形成不同层次的组合模型, 为模型的重用、集成以及系统的多层抽象描述提供了条件;

  3) 建模框架中的模型接口是可变的, 减少组合模型对子模型的依赖程度, 保证了模型的独立性和可重用性;

  4) 模型以模型组件库的方式进行管理, 组件库中作为一种软插件使用(它们一般经过了验证和确认), 将组件库与建模环境结合, 可以加快模型的层次化集成和开发速度;

  5) 柔性仿真算法为建模框架中的层次化模型提供仿真运行机制, 采用基于实例的仿真算法可以适应模型结构和接口的变化, 并具有相应的扩展性。

  3.2 柔性仿真的建模方法

  仿真的柔性首先取决于模型框架的柔性, 模型框架又与模型的描述方法密切相关, 因此柔性仿真研究要从建模方法入手。复杂系统模型多方面的特征需要采用多种建模方法,将系统自顶向下抽象成若干个分辨率由低到高、逐步细化的层次模型, 并允许采用多种建模方法描述处于同一层次的各个系统, 最终在统一的模型框架下将各类模型集成为一个层次化混合异构模型。这样的建模方法称为混合异构层次化建模( H ybr id H ete rog eneous H ierarch ica lM ode ling: H3M ), 也称为多方法混合建模(M u ltimode ling)。模型的混合性为多种建模方法的选择和组合使用提供了基本条件, 是系统模型能更好的从总体上反映系统的行为和特征。模型的异构性保证了不同建模方法的独立性, 使模型具有更好的可维护性、可重用性和可理解性。模型的层次性有利于模型的组织, 从而可以按不同的层次对系统的性质进行抽象和分析, 并从不同的层次上理解系统行为。H 3M 为柔性仿真的多方法建模提供了基本的理论框架。

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