基于组件化的鱼雷作战训练仿真系统建模研究与设计实现
这是一篇关于组件化建模,鱼雷作战训练,分布式仿真,指挥控制,效能评估的论文, 主要内容为基于组件化的鱼雷作战训练仿真系统的构建,涉及发射平台、目标、鱼雷武器、对抗器材等多种复杂实体以及海浪、水声场、风场等多种复杂海洋水文环境的建模和仿真问题,应当满足复杂规模的集兵力实体对抗仿真、战术校验、武器验证、作战效能评估为一体的功能需求,但受到作战模型规模大小、模型间的耦合度、模型复用度以及结构层次等诸多因素的影响,鱼雷作战训练仿真系统面临集成难度高、结构复杂、后期维护成本高昂等一系列问题,因此迫切需要对系统仿真模型设计进一步完善优化,实现仿真模型的动态抓取、定制和配置,从而达到不同作战场景、不同作战想定下模型数据的动态复用和动态组合的要求。对大型复杂联合仿真系统来说,组件化建模技术和仿真建模的优化设计方法相结合,仍是个有待解决的难点问题。论文以基于组件化作战的鱼雷作战仿真模型组件化设计为核心,构建资源复用与可重配置的海战仿真模型体系,提出鱼雷作战训练仿真系统的架构实现。系统以面向服务区架构(SOA)方法为核心,采用模型驱动(MDA)的体系结构,构建了以装备实体模型为数据支撑来源,集模型开发、想定设计、作战仿真、态势显示、实航复盘、分析评估为一体的低耦合、高内聚、高复用分布式交互仿真系统。基于组件化建模的思想,论文系统构建了四种鱼雷作战指控活动相关数学模型,分别是数据处理器组件模型、鱼雷机动组件模型、鱼雷杀伤组件模型、水面舰艇防御鱼雷模型。当探测到敌方目标航迹后,通过数据处理器组件模型对敌方目标航迹进行分析处理。在多传感器探测中,还需对探测到的航迹进行航迹融合操作。鱼雷机动组件模型构建了鱼雷运动的解算模型,实时更新鱼雷实体运动信息。鱼雷杀伤组件模型对鱼雷运动弹道以及鱼雷反舰、反潜两种毁伤目标概率模型进行了分析。水面舰艇防御鱼雷模型包含防御鱼雷的三种方式规避机动、硬杀伤对抗、软杀伤对抗。水声对抗模型对用于诱骗敌方声呐、声自导鱼雷的声诱饵的工作情况进行了分析。探测来袭规避模型分析了当水面舰探测到敌方来袭尾流自导鱼雷后的规避方式。根据实际需求将鱼雷作战训练仿真系统按模块划分为训练配置管理、导控干预、作战情况实航复盘和作战试验结果评估四个模块,在软硬件基础环境、资源数据、模型服务和应用支撑服务的共同支撑下,共同完成了基于组件化作战的鱼雷作战训练仿真系统实现。其中,训练配置管理模块在训练准备阶段提前对仿真训练进行过程中需要用到的相关内容进行设置,并以数据库的方式管理仿真训练相关数据;作战试验结果评估模块综合管理各类作战仿真推演数据,对作战训练质全过程作战质量和效果进行定性定量分析。最后,文章论述了仿真实验设计方案与实验设计评估算法,根据组件化模型设计了单潜发射重型鱼雷攻击水面舰的仿真想定实例,在基于组件化的鱼雷作战训练仿真系统中进行作战推演,并对仿真结果进行分析评估。
多电飞机分布式仿真组态化监控系统研究
这是一篇关于多电飞机,分布式仿真,数据分发服务,自动发现算法,组态化监控的论文, 主要内容为针对多电飞机在分布式仿真集成测试过程中面临的多节点、多模型条件下机电系统复杂关联参数的调节和实时监控问题,本文进行了飞机组态化监控系统的设计与实现,为机电系统集成测试提供了良好的人机交互环境。论文主要对DDS(数据分发服务,Data Distribution Service)自动发现算法、组态化监控系统实现、机电系统组态仿真模型设计进行了研究,具体内容如下:首先在对分布式仿真平台研究的基础上,设计了组态化监控系统的总体架构,并结合组态化监控通信的实时性需求,提出了一种改进的基于单哈希计数布隆过滤器的DDS自动发现算法,该算法有效降低了网络传输量与内存消耗,缩短了DDS自动发布/订阅的查询时间,为组态化监控的大数据量通信提供较高的实时性;其次利用E-Form++可视化图形组件库的工控软件构建了组态监控平台,为飞机机电系统提供了组态设计与显示功能,同时在对组态监控数据发布/订阅通信研究的基础上,设计了总线接口模块——HMIData Dll动态链接库,通过建立动态的全局数据结构以及封装相关函数实现组态监控的数据交互;然后在搭建好的组态化监控系统中,按照多电飞机分布式仿真模型的设计要求,开发了飞机液压、燃油、起落架、发动机、环控、防除冰等机电系统的设备组态功能模型库并添加设备属性信息使其变成变量可驱动的模块,同时利用模型库中的设备模型图形化建立各系统的组态原理图和简页图,并通过编辑脚本、表达式等方式将设备模型数据或动态显示与对应模型端口变量进行关联;最后进行组态化监控系统的功能验证,在组态化监控系统中监测各系统组态原理图、简页图的动态显示,以及从仿真模型与组态化监控系统中获取仿真参数进行参数曲线对比分析。验证结果表明,基于改进DDS自动发现算法的组态化监控系统能够满足大数据量通信的实时性需求,具有良好的人机交互界面,能够通过总线接口获取由不同仿真软件建立且分布在相同以及不同仿真节点的仿真模型数据,并实时驱动系统组态原理图、简页图的动态显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率。
基于鱼雷武器的作训仿真系统设计与研究
这是一篇关于鱼雷武器,作训仿真,分布式仿真,效能评估的论文, 主要内容为随着军事科技的快速发展,海军部队鱼雷武器装备水平不断提高,战争的复杂性和破坏性也越来越强。那么在和平时期如何训练海军部队,提高部队整体战斗能力,是各国面临的共同问题。而解决这一问题的最有效途径是仿真作战训练。论文中设计了基于鱼雷武器的海战仿真作战训练系统,该系统以分布式仿真技术和面向对象软件理论为基础,充分利用作战仿真的成熟技术,基于可拓展仿真平台XSIM,开发了以数字仿真模型为支撑,集成训练方案规划、训练过程推演和作战效能评估于一体的分布式仿真作训系统。该系统从时间流程上可分为训练准备阶段、训练实施阶段和效能分析评估阶段。训练准备阶段设计了一体化的训练数据库管理软件和灵活配置训练任务方案的训练规划软件。训练实施阶段主要包括训练运行支撑模块、训练导调控制模块、兵力控制模块、CGF模型、二维态势显示和训练数据采集模块。训练运行支撑模块为鱼雷仿真作战训练系统运行提供基础支撑集成环境,其中基于离散事件推进机制的高效仿真引擎为CGF和鱼雷模型提供模型框架、为系统运行提供调度和服务;训练导调控制主要是控制仿真运行开始、暂停、加速和结束,诱导作训人员完成作训任务过程;兵力控制模块是根据不同席位角色权限控制仿真实体行动;CGF模型是导调席位根据训练进展随机导调,动态增加、删除作训兵力,改变战场训练态势,是实现“活演活调”的关键;二维态势显示通过实时或回放的方式,动态展现仿真推演过程;在训练过程中数据采集模块实时采集训练过程中的想定数据、态势数据、仿真实体和导调控制指令等数据,并储存到数据库;分析评估模块主包括两种方式,一是以视频文件回放的方式现场根据专家经验进行评估,二是设计评估指标体系和评估效能算法,基于训练过程中采集的数据,给出给出更加科学、合理的效能评估结果。上述模块均在XSIM仿真平台上以构建化的插件方式和面向服务的体系架构设计进行开发,主要开发技术有 C++,Qt 和 Mysq]。最后,论文根据鱼雷武器作战流程,使用训练方案规划软件设计了一个鱼雷武器单设备战术级模拟训练任务,包括训练目的、训练科目、参训人员、作训席位配置以及训练想定方案,并进行仿真推演和数据采集。最后通过设计鱼雷武器效能评估指标体系,给出本次作战训练效能评估结果并给出系统优化和改进措施。
分布式仿真系统中的媒体实时通信技术研究
这是一篇关于SIP,分布式仿真,媒体通信,Godot的论文, 主要内容为随着计算机技术的发展,仿真技术,尤其是分布式协同训练仿真技术得到了极大的关注。在进行仿真演练的过程中,仿真系统的媒体实时通信功能是被使用最频繁的功能之一。一个设计良好的媒体通信功能不仅能提升受训人员的代入感,也能更好地模拟各种复杂的现场状况。然而,开发各类分布式协同训练仿真系统所借助的游戏引擎多数缺乏对媒体实时通信功能的直接支持,这在一定程度上增加了仿真系统的开发迭代周期。对于该问题,本文首先简要分析了由美国国防部提出的分布式仿真系统开发框架HLA(High Level Architecture)和基于这种框架所衍生的各类分布式协同训练仿真系统的共同特点和它们所处的软硬件环境。然后,针对这些特点和环境的制约,本文分析了在分布式仿真系统开发过程中各种计算节点可能会涉及到的媒体实时通信方面的需求。根据这些实际的需求,本文以SIP协议作为通信过程的信令协议,为分布式协同训练仿真系统设计了一个搭建媒体实时通信功能的通用技术方案。为检验技术方案的实际性能,本文为Godot游戏引擎开发了一个名为New Media的用于媒体实时通信的功能模块。New Media功能模块在设计开发时屏蔽了媒体通信过程中那些复杂、繁琐的概念的同时,为仿真系统或是游戏的开发人员提供了一套高效、简单的编程接口。New Media功能模块丰富了Godot游戏引擎的功能,弥补了其在媒体通信方面缺乏直接支持的不足。通过分别测试New Media模块编写的媒体通信系统在非仿真环境和仿真环境下的性能,并对比其和使用几个Godot引擎自带的功能模块所开发的媒体通信功能在工作时的通信时延参数,本文最终验证了为分布式仿真环境所设计的媒体实时通信技术方案能够满足相关需求,相关性能指标能够达到预期目的。
基于鱼雷武器的作训仿真系统设计与研究
这是一篇关于鱼雷武器,作训仿真,分布式仿真,效能评估的论文, 主要内容为随着军事科技的快速发展,海军部队鱼雷武器装备水平不断提高,战争的复杂性和破坏性也越来越强。那么在和平时期如何训练海军部队,提高部队整体战斗能力,是各国面临的共同问题。而解决这一问题的最有效途径是仿真作战训练。论文中设计了基于鱼雷武器的海战仿真作战训练系统,该系统以分布式仿真技术和面向对象软件理论为基础,充分利用作战仿真的成熟技术,基于可拓展仿真平台XSIM,开发了以数字仿真模型为支撑,集成训练方案规划、训练过程推演和作战效能评估于一体的分布式仿真作训系统。该系统从时间流程上可分为训练准备阶段、训练实施阶段和效能分析评估阶段。训练准备阶段设计了一体化的训练数据库管理软件和灵活配置训练任务方案的训练规划软件。训练实施阶段主要包括训练运行支撑模块、训练导调控制模块、兵力控制模块、CGF模型、二维态势显示和训练数据采集模块。训练运行支撑模块为鱼雷仿真作战训练系统运行提供基础支撑集成环境,其中基于离散事件推进机制的高效仿真引擎为CGF和鱼雷模型提供模型框架、为系统运行提供调度和服务;训练导调控制主要是控制仿真运行开始、暂停、加速和结束,诱导作训人员完成作训任务过程;兵力控制模块是根据不同席位角色权限控制仿真实体行动;CGF模型是导调席位根据训练进展随机导调,动态增加、删除作训兵力,改变战场训练态势,是实现“活演活调”的关键;二维态势显示通过实时或回放的方式,动态展现仿真推演过程;在训练过程中数据采集模块实时采集训练过程中的想定数据、态势数据、仿真实体和导调控制指令等数据,并储存到数据库;分析评估模块主包括两种方式,一是以视频文件回放的方式现场根据专家经验进行评估,二是设计评估指标体系和评估效能算法,基于训练过程中采集的数据,给出给出更加科学、合理的效能评估结果。上述模块均在XSIM仿真平台上以构建化的插件方式和面向服务的体系架构设计进行开发,主要开发技术有 C++,Qt 和 Mysq]。最后,论文根据鱼雷武器作战流程,使用训练方案规划软件设计了一个鱼雷武器单设备战术级模拟训练任务,包括训练目的、训练科目、参训人员、作训席位配置以及训练想定方案,并进行仿真推演和数据采集。最后通过设计鱼雷武器效能评估指标体系,给出本次作战训练效能评估结果并给出系统优化和改进措施。
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