基于HLA的水下武器作战仿真的技术研究

基于HLA的水下武器作战仿真的技术研究

马裕民[1]2005年在《水下对抗分布交互仿真系统的设计与实现》文中研究指明论文跟踪国际上分布交互仿真技术的最新发展,结合“水下战对抗仿真系统”项目研究,完成了基于高层体系结构(High Level Architecture,HLA)的水下对抗仿真系统应用体系结构设计,并就系统设计与实现过程中的关键技术进行了深入的研究。构建了包含11个联邦成员的水下多武器平台攻防对抗仿真环境,并基于该环境开展了多种对抗样式的仿真应用研究。论文主要研究成果和创新点如下: 一、综合分析了国内外水下对抗分布交互仿真的发展状况,完成了水下对抗仿真系统体系结构的设计。采用面向对象技术分析了作战实体对象的静态结构及交互关系,给出了标准化、通用的服务于各种水下对抗仿真应用的参考联邦对象模型。解决了系统时空一致性、联邦同步、数据采集与分析、统计仿真功能实现等技术问题。 二、建立了基于软件复用技术的水下对抗仿真联邦成员软件应用框架,给出了软件框架的设计思路和实现方法。该框架有效地解决了时间管理策略制定及公布/定购声明的自动化、RTI与仿真应用之间接口的一致性等技术问题。 叁、首次采用pRTI2.0工具构建了基于HLA的水下对抗仿真系统,并实现了该网络环境下的统计仿真功能。 四、对所建成的水下战仿真综合环境开展了应用研究,分析了系统的性能及仿真运行效果。通过改进硬件配置和优化软件设计,使系统网上数据更新周期由100ms减小到30ms,提高了仿真精确性。构建出潜—舰、舰—潜和潜—潜等对抗样式的联邦应用。 本文所完成的水下对抗分布交互仿真系统具有开放性、可扩展性及可重构性,较好地解决了不同仿真应用之间的集成问题。上述成果已成功地应用于水下武器系统的性能论证及设计研究中,具有较高的国防应用价值和推广前景。

田志超[2]2003年在《基于HLA的水下武器作战仿真的技术研究》文中提出本论文结合横向合作项目“水下战分布交互仿真系统”的需要,研究了分布交互仿真最新技术框架—高层体系结构HLA的组成和原理,开发出基于HLA的水下武器作战仿真系统。 本文从软件体系结构、面向对象技术和分布对象技术角度深入探讨了HLA内部机制和技术本质,以及HLA对大规模仿真系统开发的影响。在介绍HLA机制时,使用统一建模语言详尽描述了HLA的通讯手段属性更新和交互的状态图,完整描述了HLA对象的内部状态。 在构造水下战仿真系统时,采用了面向对象分析和设计方法,使用统一建模语言作为系统建模工具,从需求、分析、设计到实现,贯穿了软件工程对系统开发的控制。同时,定制出适合本系统的统一软件开发过程模型,并成功应用到水下战仿真系统开发过程中。在完成仿真系统后,本文设计了一种RTI性能测试方案,对pRTI属性更新的网络延时进行了测试。 本文首次将HLA技术应用于水下武器系统仿真,取得了初步研究成果,对于多武器作战对抗分布交互仿真等研究具有应用价值。

王小宁, 康凤举, 唐凯, 傅妍芳[3]2008年在《基于HLA的水下武器对抗系统试验》文中认为构建了基于HLA的水下武器对抗试验仿真系统,详细介绍了方案策划、结果统计、过程反演仿真功能的实现方法,建立了结果统计模块,提出了计算过靶量的二次比较方法,并对相关参数进行统计。仿真结果运行显示,采用这种统计方法,能够将历次过靶量及时有效地输出。同时,能够根据实航试验结果和内外测数据,再现实航试验全过程,从而能够对水下武器对抗实航试验进行分析、评估,以便进行故障排查。

王小宁[4]2007年在《基于HLA的水下航行器多平台对抗仿真技术》文中认为论文结合“鱼雷靶场对抗试验分布交互仿真系统”项目,解决了多平台对抗仿真系统总体设计、复杂系统建模、联邦成员开发、统计仿真自动化等关键技术,采用pRTI2.0构建了一个包含8个联邦成员的、基于高层体系结构(High Level Architecture,HLA)的鱼雷武器对抗分布交互仿真系统(Torpedo Weapon Counterwork Simulation System,TWCSS)的研制。论文主要研究成果如下: 一、综合分析了国内外水下航行器仿真的发展现状及趋势,介绍了HLA的体系结构、通讯机制、时间机制、可扩展性及互操作性等技术特点,针对RTI_API的复杂性,解决了时间管理策略制定及公布/订购声明的自动化、RTI与仿真应用之间通用接口等技术问题,完成了基于HLA的仿真系统总体结构设计。 二、在以往基于通用微机的分布交互仿真系统中,因网络传输而难以实现大容量的鱼雷声自导信息仿真问题,为此,提出了一种适用于通用微机的鱼雷武器仿真模型分配方法,即在联邦成员设计时,将鱼雷分为两个部分:一是基于六自由度的动力学运动学模型、弹道控制模型,二是基于空间基阵探测的鱼雷自导头解算模型,前者单独作为一个联邦成员,后者则和从靶雷、诱饵模型中分离出来的目标环境空间生成模型相耦合,并组成自导联邦成员。运行结果表明,该方法既保证了仿真的实时性,又提高了模型解算的精确性。 叁、针对TWCSS仿真统计的需要,建立了测量误差、初始设定误差等随机误差模型,采用仿真自动复位技术,完成了仿真统计参数界面设计,解决了联邦同步、数据采集与分析、仿真回放等技术问题,实现了在网络条件下多武器平台的作战对抗统计仿真的自动化,并给出了一组统计仿真的应用算例。 四、研究了仿真运行的时间性能测试方法,解决了系统体系结构优化配置、模型和软件的优化设计等技术,使系统网上数据更新周期由原先的50ms减小到20ms,有效提高了仿真精度和效率。 本文首次实现了具有较为精确的六自由度鱼雷动力学模型和自导探测模型仿真的TWCSS,该系统具有良好的可扩展性及可重构性,已成功应用于某靶场的水下武器系统的试验方案设计研究,得到用户好评,已取得良好的社会效益与经济效益。其相关成果已通过国防科工委组织的专家鉴定,结论为“具有国际先进水平”,“在国防武器装备研制中具有推广应用价值”。

张东江[5]2002年在《水下武器作战对抗分布交互仿真系统研究》文中进行了进一步梳理本论文题目来源于总装备部“九五”预研课题“鱼雷武器系统规划发展数学仿真方法”和中国船舶重工集团第七五零试验场课题“水下多目标弹道对抗分布交互仿真系统”。 论文主要对水下武器作战对抗分布交互仿真(DIS)系统进行了研究。论文主要完成了水下武器作战对抗分布交互仿真系统的总体设计,采用Visual C++、Windows SDK、VToolsD、VR-Link等开发工具对系统进行开发,分别研究了TCP/IP和VR-Link的通讯方式,完成了各仿真节点间通讯程序的开发,并完成了各运动体的仿真建模与编程,讨论了时空一致性等关键技术,通过了系统调试,给出了水下武器作战对抗分布交互仿真系统的仿真结果。同时,论文进行了硬件板卡PCL-720的开发和中断驱动程序(VxD)的设计,初步解决了分布交互仿真系统与半实物仿真系统的连接问题。 该项研究成果已在七五零试验场的水下武器对抗仿真测试系统中得到应用,对于水下武器等国防武器装备的研制具有应用价值。

李皓[6]2003年在《基于HLA的鱼雷武器系统分布交互仿真研究》文中研究说明先进的系统仿真技术研究是目前国防武器装备发展和建设中的一项关键技术,建立新型鱼雷武器仿真环境,将为鱼雷武器研制和作战对抗性能综合评估提供重要手段。本论文跟踪了国际上系统仿真技术最新发展,采用先进的仿真理论和计算机应用技术,研究了鱼雷武器仿真系统的一体化设计、软件包研制及多武器平台的分布交互仿真系统实现等一系列关键技术。其主要研究成果与创新点为: 一、采用统一建模语言UML对鱼雷武器系统进行面向对象分析,建立了以鱼雷作战弹道为中心的由鱼雷、载体、目标和对抗器材各实体及其分系统构成的仿真体系结构。 二、采用软件工程化的设计思想,并结合我国水下武器作战论证、设计、试验叁个部门和单位的应用要求,完成了鱼雷武器系统需求分析、设计规格说明、及软件测试等各阶段报告的编写。 叁、提出了一种鱼雷武器系统可视化一体化仿真环境(集成通用鱼雷模拟器IGTS)的设计方法。该软件通过鱼雷武器系统主要模型的规范化设计,人机界面的标准化、可视化设计,实现了鱼雷武器系统的仿真建模、仿真实验和仿真结果统计的一体化和自动化。通过随机误差设置和统计次数选择,IGTS能自动给出鱼雷武器系统各项作战性能指标如命中概率等统计结果。 四、通过解决TCP/IP协议下的网络通讯程序开发、数据包的设计、各节点模型分配、时空一致性等技术问题,完成了基于DIS的以鱼雷、自航式诱饵等复杂动力学模型为特点的鱼雷武器分布交互仿真系统。 五、建立了以VR-Link为开发工具、基于DIS协议的鱼雷武器分布交互仿真系统。重点解决了VR-Link开发工具与Windows消息机制的不相融问题,并应用VR-Link的时间管理、坐标转换功能实现了仿真系统的时空一致性。西北工业大学博士学位论文六、首次研制出基于HLA标准的由鱼雷、载体、目标、对抗器材及叁维视景 等联邦成员组成的鱼雷武器分布交互仿真系统。在该系统的设计与实现 过程中,以MAK RTn .3.3和VR一Link3.6.1为开发环境,依照联邦开发 执行过程FEDEP开发出鱼雷武器分布交互仿真系统的概念模型;建立 了FOM/SOM模型并生成FED文件;解决了与叁维视景联邦成员的接口技 术问题,从而实现了实体状态的实时的、逼真的显示;采用独立时间推 进实现了联邦的同步仿真;对系统产生的时延特性进行了测试,分析了 鱼雷武器分布交互仿真中的时延误差问题。七、已将上述研究成果推广应用到军用仿真领域相关研究单位委托合作的 叁个项目以及长江叁峡五级船闸运行控制系统仿真演示中,解决了应用 程序接口的匹配性以及程序的可扩展性等一系列推广应用中的关键技 术,取得了良好的社会效益与经济效益,得到用户的一致好评。

王飞, 高立娥[7]2009年在《鱼雷作战仿真系统中HLA接口规范研究》文中提出为了提高鱼雷分布交互仿真系统联邦的可重用性,增强各仿真部位和控制部位的互操作性,构造更为合理的体系结构,针对现代海战复杂对抗条件下的鱼雷对抗弹道设计和水声对抗效果检验,基于HLA(高层体系结构)机制,结合HLA接口规范所提供的服务。重点研究鱼雷分布交互仿真系统联邦中的HLA接口规范。

吴宇, 康凤举, 王小宁, 江帆[8]2005年在《基于HLA的水下战仿真系统统计仿真技术》文中研究指明为了解决网络环境下水下战分布交互仿真系统的统计仿真问题,针对 HLA 技术及体系结构的特点,研究了数据采集方案、联邦同步和超实时仿真等关键技术,并提出一种表格法的数据分发策略以提高网络数据传输效率,进而实现了统计仿真的自动化。实践表明,该项技术的研究在改进分布交互仿真系统设计方面具有应用价值。

程山英[9]2005年在《基于DIS的多传感器数据融合仿真系统研究》文中指出数据融合技术是当前信息技术研究的热点。研究数据融合需要不同传感器的测量数据,通过传感器观测真实目标获得的数据需要调动诸多研制单位和作战部队进行配合,开销巨大,不可能重复进行,而以计算机为核心的仿真系统的出现,恰好解决了这个问题。将DIS应用到数据融合仿真系统可以带来仿真节点独立改换或升级,目标实时观测,按需要设置战场态势等诸多好处。 用DIS技术实现数据融合系统的仿真是本文的主要工作内容。论文首先介绍数据融合相关概念和DIS技术,阐述选择DIS协议进行数据融合仿真系统开发的必要性和实用性。然后对数据融合仿真系统进行需求分析,总体设计。在此基础上对各个模块进行了详细的设计,重点是对各传感器和目标物体的仿真建模和面向对象设计,其中,对分布式交互仿真(DIS)的协议数据单元PDU的类型、结构和格式等方面也作了说明和设计。DIS仿真系统中用到的主要技术和算法如DIS的时钟同步技术、坐标变换技术、DR(Dead Reckoning)技术等也一一作了详细描述。在这些工作的基础上建立起仿真应用与DIS对象模型的接口,实现分布交互仿真。最后给出了仿真系统的具体应用:通过不同场景产生数据融合所需要的数据,提供给各种不同方法的数据融合使用,结果表明系统能有效的为数据融合提供数据,并且系统还具有一定的灵活性、可扩展性和适用性。

江帆, 康凤举, 吴宇, 王小宁[10]2006年在《基于HLA的鱼雷武器作战仿真系统集成与应用研究》文中指出文中分析了在HLA和DIS两种体系结构下的数据交互方法,采用多线程机制分别处理DIS及HLA两个不同协议系统的消息,在此基础上设计开发了HLA_DIS协议转换器,并将其作为联邦成员集成到鱼雷武器作战仿真系统中。从而实现了基于DIS的鱼雷自导头子系统与HLA系统的信息交互功能。以潜一潜对抗为实例,完成了整个系统的协调运行。

参考文献:

[1]. 水下对抗分布交互仿真系统的设计与实现[D]. 马裕民. 西北工业大学. 2005

[2]. 基于HLA的水下武器作战仿真的技术研究[D]. 田志超. 西北工业大学. 2003

[3]. 基于HLA的水下武器对抗系统试验[J]. 王小宁, 康凤举, 唐凯, 傅妍芳. 火力与指挥控制. 2008

[4]. 基于HLA的水下航行器多平台对抗仿真技术[D]. 王小宁. 西北工业大学. 2007

[5]. 水下武器作战对抗分布交互仿真系统研究[D]. 张东江. 西北工业大学. 2002

[6]. 基于HLA的鱼雷武器系统分布交互仿真研究[D]. 李皓. 西北工业大学. 2003

[7]. 鱼雷作战仿真系统中HLA接口规范研究[J]. 王飞, 高立娥. 微处理机. 2009

[8]. 基于HLA的水下战仿真系统统计仿真技术[J]. 吴宇, 康凤举, 王小宁, 江帆. 弹箭与制导学报. 2005

[9]. 基于DIS的多传感器数据融合仿真系统研究[D]. 程山英. 江西师范大学. 2005

[10]. 基于HLA的鱼雷武器作战仿真系统集成与应用研究[J]. 江帆, 康凤举, 吴宇, 王小宁. 弹箭与制导学报. 2006

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