HLA裝備作戰(zhàn)仿真數(shù)據(jù)的VV&C

hla仿真系統(tǒng)的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(vv&a)過程依賴于hla的fedep過程描述,并圍繞fedep過程展開。其步驟分為:定義聯(lián)邦目標(biāo),進(jìn)行慨念型分析,設(shè)計(jì)聯(lián)邦,開發(fā)聯(lián)邦,計(jì)劃、集成并測(cè)試聯(lián)邦,運(yùn)行聯(lián)邦準(zhǔn)備輸出,分析數(shù)據(jù)、評(píng)估結(jié)果。過程包括:目標(biāo)校核、一致性校核、概念模型驗(yàn)證、設(shè)計(jì)校核、聯(lián)邦驗(yàn)證、確認(rèn)決策、事后執(zhí)行并歸檔。

hla作為一個(gè)新的仿真技術(shù)框架,較dis系統(tǒng)更具有靈活性、可擴(kuò)充性、互操作性和可重用性,因此更適合于建立大型復(fù)雜分布交互仿真系統(tǒng),對(duì)hla系統(tǒng)的校核、驗(yàn)證和確認(rèn)技術(shù)對(duì)于提高仿真系統(tǒng)的置信度顯得尤為重要。介紹了hla系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程模型fedep,討論了覆蓋于fedep上的vv&a九步過程模型,分析了vv&a活動(dòng)與聯(lián)邦逼真度評(píng)估的關(guān)系。最后進(jìn)行了總結(jié)

基本對(duì)象模型(bom)是siso提出的標(biāo)準(zhǔn)化仿真模型組件的描述規(guī)范,基于bom的hla仿真系統(tǒng)可以從仿真模型組件層面上提高系統(tǒng)的重用性和互操作性。vv&a過程的探究有助于vv&a工作的開展和規(guī)范。介紹了bom在hla應(yīng)用中的體系結(jié)構(gòu),并簡(jiǎn)要提出基于bom的hla仿真系統(tǒng)的開發(fā)步驟,最后對(duì)該類仿真系統(tǒng)的vv&a過程展開研究,重點(diǎn)研究了用戶模型、仿真模型組件及聯(lián)邦成員三者的v&v。實(shí)踐表明:提出的vv&a過程切實(shí)可行,對(duì)vv&a工作起到了很好的指導(dǎo)作用。

將小波包分析的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到數(shù)據(jù)校核、驗(yàn)證和確認(rèn)中,提出了基于小波包的數(shù)據(jù)vv&c驗(yàn)證方法.通過對(duì)仿真數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的定性和定量對(duì)比,證明了小波包分析在數(shù)據(jù)vv&c驗(yàn)證方面的可行性.

通過借鑒國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究成果,提出了建模與仿真vv&a原則。該文在國(guó)內(nèi)首次對(duì)建模與仿真vv&a原則進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

vv&a是風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)的,fmeca是常用的風(fēng)險(xiǎn)分析方法。將兩者進(jìn)行結(jié)合,提出一種面向建模與仿真的fmeca方法——simfmeca。首先對(duì)fmeca分析表格和過程進(jìn)行擴(kuò)展,然后分析一般仿真系統(tǒng)的fmi(failuremodeidentification)框架,并給出風(fēng)險(xiǎn)和危害度評(píng)定方法,由此確定所需的vv&a投入,包括vv&a等級(jí)以及必需的vv&a活動(dòng),最后給出該方法的應(yīng)用實(shí)例。simfmeca是一種定性的方法,具有花費(fèi)成本低和易于實(shí)施的特點(diǎn)。

針對(duì)潛艇指控算法研究對(duì)綜合聲納仿真軟件的逼真度要求,采用vv&a的技術(shù)方法對(duì)軟件循序進(jìn)行了校驗(yàn)工作:首先對(duì)軟件按功能模塊進(jìn)行功能校核;然后依據(jù)設(shè)備工作流程對(duì)聲納仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證;最后構(gòu)建聯(lián)機(jī)測(cè)試系統(tǒng),輸入實(shí)測(cè)海試數(shù)據(jù)對(duì)輸出的仿真誤差和海試誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并在此過程中發(fā)現(xiàn)、定位和修改了一些不足之處。驗(yàn)證結(jié)果證明仿真軟件滿足設(shè)備各項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo)要求,且符合實(shí)測(cè)海試數(shù)據(jù)特性,能夠滿足潛艇指控算法研制的需求。

本文在研究建模與仿真系統(tǒng)vv&a概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了提高vv&a可信度和效率的有關(guān)措施。

如何提高仿真系統(tǒng)的可信度，對(duì)于仿真系統(tǒng)開發(fā)者和用戶來說都是一項(xiàng)項(xiàng)十分關(guān)心的事務(wù)。vv＆a貫穿于整個(gè)仿真系統(tǒng)開發(fā)過程，它是對(duì)建模和仿真結(jié)果進(jìn)行校核、驗(yàn)證和確認(rèn)的一種技術(shù)，vv＆a的提出為保證仿真系統(tǒng)的可信度提供了理論和技術(shù)支持，但由于仿真系統(tǒng)的復(fù)雜性和vv＆a的發(fā)展現(xiàn)狀，vv＆a過程中難免會(huì)犯各種錯(cuò)誤，本文針對(duì)vv＆a中經(jīng)常出現(xiàn)的三類錯(cuò)誤分析。

1引言最近幾年,開發(fā)者在軟件分析、設(shè)計(jì)、測(cè)試等階段積極地應(yīng)用建模與仿真(m＆s,modelingandsimulation)技術(shù)。然而,一個(gè)值得關(guān)注的問題就是仿真可信度(credibility)問題,沒有可信度的仿真是沒有意義的。在建模與仿真過程中,人們開始考慮一些問題,諸如:仿真模型是否真正地代表了真實(shí)世界;仿真模型產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)是否和真實(shí)世界一樣;仿真模型是否具有高可靠性等。因此,建模與仿真本身的可信度評(píng)估便成為了一個(gè)不可回避的問題。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于建模與仿真的可信度評(píng)估主要是圍繞m＆s的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(verification、validation、andaccreditation,簡(jiǎn)稱vv＆a)而進(jìn)行的。

用于武器系統(tǒng)研制的軍用仿真系統(tǒng)是武器系統(tǒng)研制輔助決策的有效工具。軍用仿真系統(tǒng)的可信性和可用性關(guān)系到武器系統(tǒng)的研制周期、使用壽命和可靠性。該文討論了系統(tǒng)仿真在武器裝備中的應(yīng)用類型、仿真過程及武器系統(tǒng)仿真中的vv＆a技術(shù)。

在深入研究vv&a過程模型的基礎(chǔ)上,建立了仿真和建模vv&a工具設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的功能、相互之間的關(guān)系及工作流程。應(yīng)用odbc互連技術(shù)實(shí)現(xiàn)接口間的通信,將vv&a工具應(yīng)用于實(shí)際工程中,取得了令人滿意的結(jié)果,從而有效提高了仿真vv&a過程的經(jīng)濟(jì)性和快捷性。

vv&a(verification,validationandaccreditation)是仿真建?？尚哦仍u(píng)估工作的基礎(chǔ),vv&a工作是建模仿真必不可缺的一部分。vv&a標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)vv&a工作的推進(jìn)意義重大。介紹了國(guó)際上當(dāng)前主要的vv&a標(biāo)準(zhǔn)化工作,包括美國(guó)國(guó)防部vv&a建議規(guī)范系列,ieee1278.4規(guī)范,thalesjp11.20revva項(xiàng)目,itopv&v項(xiàng)目,sisovv&aoverlay項(xiàng)目和msg-019/tg-016項(xiàng)目等,并對(duì)它們的vv&a角色定義、vv&a過程定義以及核心思想、方法論等方面進(jìn)行了詳細(xì)的比較,最后,分析這些標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)、相互關(guān)系、發(fā)展方向和對(duì)我們的借鑒意義。

為了確保復(fù)雜大系統(tǒng)仿真(lcss)的可信性,應(yīng)該在建模與仿真(m&s)的全生命周期中開展校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(vv&a)研究。對(duì)lcss的vv&a進(jìn)行了理論研究,提出其方法論與原則;以基于仿真組件構(gòu)建的hla仿真系統(tǒng)為例,從仿真組件層、聯(lián)邦成員層及聯(lián)邦層三個(gè)層面研究了vv&a過程,并將這些研究應(yīng)用于反艦導(dǎo)彈突防聯(lián)邦仿真中。實(shí)踐表明,研究對(duì)lcss的vv&a工作具有很好的指導(dǎo)作用,有力地保障了仿真的可信性。

vv&a是當(dāng)前建模與仿真研究的主要熱點(diǎn)之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,仿真對(duì)象由一般系統(tǒng)發(fā)展到復(fù)雜系統(tǒng),系統(tǒng)建模與仿真的校核、驗(yàn)證和確認(rèn)(vv&a)的重要性越發(fā)突出。本文追蹤了國(guó)內(nèi)外vv&a研究進(jìn)展,介紹了vv&a的相關(guān)概念、基本原則、技術(shù)方法和仿真系統(tǒng)的vv&a過程,指出了國(guó)內(nèi)vv&a研究存在問題和發(fā)展方向。

建模與仿真生命周期中的VV&A

根據(jù)國(guó)內(nèi)外仿真可信度及仿真系統(tǒng)的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(verificationvalidationandaccreditation,vv&a)的研究現(xiàn)狀,探討了仿真可信度評(píng)估理論,重點(diǎn)研究了仿真可信度的概念和性質(zhì),仿真系統(tǒng)可信度評(píng)估的原則以及仿真可信度與仿真系統(tǒng)的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(vv&a)之間的關(guān)系。同時(shí),該文還運(yùn)用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就仿真系統(tǒng)可信度評(píng)估與仿真系統(tǒng)的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(vv&a)之間的關(guān)系作了一個(gè)簡(jiǎn)單、明確的闡述,使大家對(duì)仿真系統(tǒng)可信度評(píng)估與仿真系統(tǒng)的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(vv&a)有一個(gè)更加清楚的認(rèn)識(shí)。

國(guó)防通信網(wǎng)是依據(jù)我軍配系、戰(zhàn)區(qū)編成序列來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組織和電路調(diào)度的軍用固定電話通信網(wǎng)。在網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)和話務(wù)的流量流向上與地方電信網(wǎng)有較大不同。根據(jù)從全網(wǎng)獲得的大量真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),運(yùn)用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)(object-orientedanalysis)構(gòu)造了國(guó)防通信網(wǎng)的對(duì)象模型,并建立了仿真的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的面向?qū)ο笳鎸?shí)服務(wù)過程仿真。最后驗(yàn)證了仿真模型的可靠性和結(jié)果的精度。

在國(guó)外,尤其是美國(guó),建模與仿真(modelingandsimulation,m＆s)及校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(verification,validationandaccreditation,vv＆a)相關(guān)概念、定義和術(shù)語的研究已趨于成熟。我國(guó)目前在該領(lǐng)域的研究仍是空白。通過研究國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)資料,深入分析了建模與仿真vv＆a概念、定義和術(shù)語研究的重要意義;根據(jù)建立定義和術(shù)語的一般原則,為部分概念撰寫定義,并賦予每個(gè)概念指稱,同時(shí)也分析了常見的一些不恰當(dāng)?shù)男g(shù)語。這不僅有助于人們對(duì)建模與仿真vv＆a概念性研究引起重視;而且也有助于人們進(jìn)行建模與仿真vv＆a相關(guān)概念、定義和術(shù)語的研究。

為了對(duì)建模與仿真(modelingandsimulation,m&s)以及校核、驗(yàn)證與確認(rèn)(verification、validationandaccreditaion,vv&a)活動(dòng)的全生命周期予以有效管理,提高建模與仿真的可信性,設(shè)計(jì)了建模與仿真及vv&a管理系統(tǒng)(modeling＆simulationandvv&amanagementsystem,msvms)。msvms以一套完備的m&s及vv&a信息管理分布式數(shù)據(jù)庫為核心,采用對(duì)m&s及vv&a開發(fā)應(yīng)用過程中各種狀態(tài)信息與事件信息記錄的方式,對(duì)m&s以及vv&a全生命周期進(jìn)行管理,并具有通用性和靈活性的特點(diǎn)。該系統(tǒng)已經(jīng)成功用于管理某型地空導(dǎo)彈建模與仿真試驗(yàn),為整個(gè)系統(tǒng)的確認(rèn)與驗(yàn)收提供了有益的幫助。

計(jì)算機(jī)兵棋推演系統(tǒng)涉及作戰(zhàn)要素多,建模涵蓋范圍廣,使得公共數(shù)據(jù)的建模與vv&c基礎(chǔ)工作難度增大。在具體的工程實(shí)踐中,通過對(duì)系統(tǒng)所需的公共數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與抽象,建立了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型與級(jí)聯(lián)關(guān)系,開發(fā)了多種形式數(shù)據(jù)錄入和基于數(shù)據(jù)規(guī)則引擎驅(qū)動(dòng)的一致性數(shù)據(jù)校驗(yàn)軟件,最后探討了數(shù)據(jù)vv&c過程。試驗(yàn)和應(yīng)用表明,公共數(shù)據(jù)模型有效、質(zhì)量較高,對(duì)計(jì)算機(jī)兵棋推演系統(tǒng)模型的構(gòu)建及其原型系統(tǒng)的運(yùn)行起到了很好的支撐作用。

針對(duì)制導(dǎo)仿真系統(tǒng)研究,通過分析和研究方差方法的原理,提出了方差分析法在制導(dǎo)仿真系統(tǒng)vv&a中仿真結(jié)果驗(yàn)證和設(shè)備誤差分析兩個(gè)重要的應(yīng)用途徑。為了在仿真結(jié)果驗(yàn)證時(shí)充分利用不同試驗(yàn)條件下的仿真數(shù)據(jù)和靶試數(shù)據(jù),基于方差分析法,對(duì)試驗(yàn)條件的不同取值影響仿真結(jié)果,并通過對(duì)具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析,驗(yàn)證了可行性;對(duì)制導(dǎo)仿真系統(tǒng)的誤差分析時(shí),提出了設(shè)備誤差對(duì)靜態(tài)仿真結(jié)果影響,豐富了仿真設(shè)備誤差分析的手段。實(shí)踐證明,方差分析法是制導(dǎo)仿真系統(tǒng)vv&a中的一種非常有效的輔助手段。