综合自然环境建模与仿真研究

综合自然环境建模与仿真研究

郭刚[1]2004年在《综合自然环境建模与仿真研究》文中提出综合自然环境建模与仿真是现代国防和军事领域建模与仿真的必然需求,也是获得和提高互操作性、可重用性和可信性的关键,已经成为现代先进建模与仿真的一项公共支撑技术和关键核心技术。论文以综合自然环境建模与仿真为主题,以互操作性、可重用性和可信性为主旨,以数据、模型和仿真为主线,重点研究了综合自然环境建模与仿真中的互操作性、一致性、动态性、分布性、可信性和可重用性。 论文首先从认识论和方法论的角度建立了综合自然环境的概念参考模型和技术参考框架,为综合自然环境建模与仿真的原理与方法提供了高层概念视图和技术参考依据。而通过概念参考模型形式化描述,分析了数据和模型的一致性对互操作性的影响,指出提高互操作性的关键在于同时维护数据、模型和仿真的一致性。 环境数据模型是对综合自然环境数据具体内容、逻辑关系和约束条件的定义和描述,公共数据模型框架则是对环境数据模型进行标准定义和严格分析的重要基础和主要方法。论文采用JAVA设计和实现了具有标准逻辑数据模型和公共数据语义基础的公共数据模型框架,通过不同环境数据模型之间的互操作性分析,指出解决综合自然环境建模与仿真中互操作性的一个必要条件就是提高环境数据模型之间的互操作性。而为了解决计算机生成兵力仿真对高性能地形数据库的需求,论文采用C/C++设计实现了mslCTDB格式的地形数据库,测试结果则表明mslCTDB具有较高的存储效率和快速的运行性能,满足和适合于高性能的计算机生成兵力仿真。 综合自然环境数据的一致性是建模与仿真中互操作性的关键。论文提出和推导了基于形式化推理与谓词断言表达式的综合自然环境数据语法与语义一致性自动分析、检查和修复方法,可以保证综合自然环境数据的严格语法正确性和语义一致性,且语法一致性分析的时间复杂度为O(n),语义一致性分析则可以检查多种典型的语义错误。 模型的标准形式化描述有利于促进建模与仿真中的互操作性和可重用性。论文提出了标准通用的模型形式化描述规范,证明了基于原子模型和耦合模型的可计算性定理,给出了典型综合自然环境模型的标准形式化描述。而对于多分辨率的数据和模型,论文给出了基于空间分割和小波变换的多分辨率地形表示,通过分析指出分辨率与一致性、逼真度或可信性之间没有必然联系。同时,提出了基于特征分类与抽象表示和层次聚合的多分辨率地形特征模型,给出了具有多分辨率的高斯烟雾模型及其一致性度量。 动态性是综合自然环境最本质和最显着的特性之一,而基于环境联邦的动态自然环境仿真关键技术则包括分布方式、数据通信协议、状态一致性和时序正确性、动态性和时间推进及数据分发技术等。论文设计了全新的动态自然环境协议,分析了保守和乐观的不同时间推进方式,提出了四种不同的数据分发方式。通过仿真运行,证明采用动态自然环境协议、乐观时间推进和HLA/DDM的环境联邦可以满足动态自然环境仿真的功能需要,能保证仿真的状态一致性和时序正确性,同时具有较高的仿真运行性能。

黄柯棣, 刘宝宏, 黄健, 曹星平, 尹全军[2]2004年在《作战仿真技术综述》文中提出作战系统是社会复杂巨系统,仿真可以在实验室研究与学习战争,是对军事学科发展和实验研究的补充。对作战仿真的几个主要共性技术问题进行了简要论述,包括:任务空间功能模型、综合自然环境建模、多分辨率建模、基于多智能体的计算机生成兵力建模、复杂大系统建模与仿真的VV&A、仿真支持环境、基于网格技术的网络中心战仿真等。在作战仿真研究过程中,应建立一个综合虚拟战场支撑环境,将作战仿真所有共用部分建成一个平台,在此基础上开发各用户为某种目的的仿真应用。

黄柯棣, 刘宝宏, 黄健, 曹星平, 尹全军[3]2004年在《作战仿真技术综述》文中进行了进一步梳理作战系统是社会复杂巨系统,仿真可以在实验室研究与学习战争,是对军事学科发展和实验研究的补充。对作战仿真的几个主要共性技术问题进行了简要论述,包括:任务空间功能模型、综合自然环境建模、多分辨率建模、基于多智能体的计算机生成兵力建模、复杂大系统建模与仿真的VV&A、仿真支持环境、基于网格技术的网络中心战仿真等。在作战仿真研究过程中,应建立一个综合虚拟战场支撑环境,将作战仿真所有共用部分建成一个平台,在此基础上开发各用户为某种目的的仿真应用。

孙国兵[4]2009年在《战场环境建模与环境数据评估方法》文中认为战场环境仿真是军用仿真研究的重要分支,其研究的程度直接影响了整个军用仿真的可信度。随着战场环境仿真研究的深入,环境模型的重用性要求和数据的可信度要求日益提高,使得战场环境的建模方法和数据评估方法逐渐成为战场环境仿真研究的关键问题和主要难点。论文以提高战场环境模型的重用性和环境数据的可信度为目标,结合国家自然科学基金重点项目“复杂仿真系统评估理论与方法研究”及武器装备预研基金项目“XX环境仿真可信度评估技术研究”,对战场环境建模方法及环境数据评估方法展开了研究。为了更加全面并清晰的描述和表示战场环境仿真,本文对战场环境仿真的具体实体要素和交互关系进行了研究,提出了使用本体(Ontology)对战场环境仿真进行描述与表示。在战场环境概念参考模型的基础上,明确了战场环境仿真的两个组成部分:实体和交互;具体给出了战场环境仿真的实体要素及可能存在的交互关系,通过军用仿真系统其它实体的简单分类,更加明确的表示了这些交互关系,在此基础上给出了战场环境仿真系统的基本构成;而为了能够更加清晰和直观的表示战场环境仿真系统,提出了使用本体对战场环境仿真中的实体要素和交互关系进行描述与表示,通过修正已有的本体建模元语,提出了适用于战场环境仿真的八种本体建模元语,并使用OWL(Web Ontology Language)和所提出的本体建模元语建立了战场环境仿真本体。为了从更高的层面上提高战场环境模型的重用性,在战场环境仿真描述与表示的基础上,本文对战场环境的建模方法进行了研究。通过分析现有的战场环境模型,明确了战场环境模型和战场环境元模型之间的关系;给出了战场环境元模型层次体系的定义及本文研究的元模型类别,为了弥补传统表示方法的不足,提出了使用势值和空间值来表示元模型元素的方法;同时对现有元模型组成要素进行了补充,明确提出了战场环境元模型的组成要素;并使用XML DTD(Data Type Declaration)建立了基于MOF(Meta Object Facility)规范的战场环境元模型,举例说明了战场环境元模型和战场环境仿真本体的映射关系,在此基础上实现了战场环境模型及仿真实例;另外,通过元模型的形式化表示直观的实现了多谱线分辨率的战场环境模型。为了实现基于元模型的战场环境建模方法,并且考虑到战场环境建模知识的引入,本文设计并开发了基于元模型的战场环境建模管理系统(Battlefield Environment Modeling Management System,BEMMS)。提出了BEMMS的总体设计,分析了BEMMS的总体结构和流程图;具体设计了BEMMS主要模块的基本类;在此基础上提出了BEMMS系统的元模型设计,并分析了BEMMS元模型与基本类之间的关系;接着设计了BEMMS的环境元模型库;利用上面的设计思想开发了BEMMS的原型系统,实现了一些基本功能,此系统设计的最终目标是实现对战场环境元模型、模型及数据的自动化管理。考虑到现有数据评估方法针对性较弱的问题,同时为了适应战场环境数据的可信度要求,本文对战场环境的数据评估方法进行了研究,提出了两种有针对性的战场环境数据评估方法,即改进层次分析法(Evolutional Analytic Hierarchy Process, EAHP)和属性识别理论评估法(Attribute Recognition Theory, ART)。在分析战场环境数据的具体分类及数据评估准则的基础上,给出了战场环境数据可信度评估的一般过程,提出了基于改进层次分析法和属性识别理论的数据评估方法,前者主要针对战场环境仿真实体要素过多的特点,使用层次和权重对各个环境要素进行处理;而后者主要针对战场环境数据在仿真需求中难以区分主次的特点,使用属性测量空间对数据的主次关系进行处理;并使用这两种方法实现了对大气环境领域相关数据的评估。

王行仁[5]2004年在《建模与仿真技术的若干问题探讨》文中指出提出建模与仿真的概念模型、技术特征、仿真数据库/模型库、仿真平台体系结构、综合自然环境建模与仿真、虚拟技术等若干问题,并对此进行探讨。

刘藻珍[6]2007年在《仿真科学的研究》文中研究表明仿真学科是一门正在蓬勃发展的综合性学科,近年来在国民经济的各个领域均得到广泛应用。从仿真建模与模型验证方法、仿真支撑系统和仿真应用工程3个方面论述了仿真学科的主要研究内容,通过实例阐述了仿真学科与其他相关学科新技术相结合而带来的新的技术飞跃,并展望了仿真学科的发展方向。

蔡军, 赵黎明, 许丽人, 张美根, 李鲲[7]2011年在《大气环境建模与仿真技术》文中认为概述了大气环境建模与仿真技术领域的发展历程和技术现状,阐述了大气环境建模与仿真的关键基础技术,包括综合自然环境概念参考模型、大气环境建模技术、动态大气环境仿真技术、环境数据表示和交换技术、主环境库技术、环境剧情生成技术、大气环境对武器装备的影响仿真及评估技术、基于分布网络的大气环境仿真技术、虚拟现实技术、大气环境建模与仿真的校核验证和确认技术等,对大气环境建模与仿真技术的应用进行了简要分析,最后提出了大气环境建模与仿真技术的进一步发展方向。

李伯虎, 柴旭东, 朱文海, 邸彦强, 王鹏[8]2004年在《现代建模与仿真技术发展中的几个焦点》文中认为半个多世纪来,建模与仿真技术在各类应用需求的牵引及有关学科技术的推动下,已经发展形成了较完整的专业技术体系,并迅速地发展为一项通用性、战略性技术。它与高性能计算(HighPerformanceComputing)一起,正成为继理论研究和实验研究之后第叁种认识、改造客观世界的重要手段。目前,建模与仿真技术正向“网络化、虚拟化、智能化、协同化、普适化为特征的现代化方向发展。基于文章[1]及作者近期研究项目的研究成果,本文进一步讨论了现代建模与仿真技术的含义、技术体系及当前建模与仿真技术研究与应用中值得关注的几个焦点,包括基于现代网络技术的网络化建模仿真技术、综合自然环境的建模仿真技术、智能系统建模及智能仿真系统、复杂系统/开放复杂巨系统的建模仿真技术、虚拟样机工程技术、高性能计算机,普适仿真技术及关于建立建摸与仿真学科的讨论等,最后给出几点结论。

贾连兴, 单维峰, 鲁云军, 翟成功, 刘华[9]2007年在《作战仿真研究热点及发展》文中进行了进一步梳理作战仿真是系统仿真的一个重要分支,对于提高部队作战效能、降低军演成本、检验战法等具有重要作用,已经在发达国家军队中得到了广泛应用。本文论述了国内外作战仿真的发展,讨论了综合自然环境建模、多分辨率建模、计算机生成兵力、分布交互仿真和虚拟现实等关键技术,并研讨了作战仿真的发展趋势。

王行仁, 文传源, 李伯虎, 王正中, 吕崇德[10]2009年在《我国系统建模与仿真技术的发展——为纪念中国系统仿真学会成立二十周年而作》文中进行了进一步梳理引言"系统建模与仿真技术"是以建模与仿真理论为基础,以计算机、物理效应设备及仿真器为工具,根据研究目标,建立并运行系统模型,对研究对象(系统)进行认识与改造的一门多学科的综合性、交叉性技术。其中,模型(model)是对实体、过

参考文献:

[1]. 综合自然环境建模与仿真研究[D]. 郭刚. 国防科学技术大学. 2004

[2]. 作战仿真技术综述[J]. 黄柯棣, 刘宝宏, 黄健, 曹星平, 尹全军. 系统仿真学报. 2004

[3]. 作战仿真技术综述[C]. 黄柯棣, 刘宝宏, 黄健, 曹星平, 尹全军. 全球化制造高级论坛暨21世纪仿真技术研讨会论文集. 2004

[4]. 战场环境建模与环境数据评估方法[D]. 孙国兵. 哈尔滨工业大学. 2009

[5]. 建模与仿真技术的若干问题探讨[J]. 王行仁. 系统仿真学报. 2004

[6]. 仿真科学的研究[J]. 刘藻珍. 科技导报. 2007

[7]. 大气环境建模与仿真技术[J]. 蔡军, 赵黎明, 许丽人, 张美根, 李鲲. 计算机工程与设计. 2011

[8]. 现代建模与仿真技术发展中的几个焦点[J]. 李伯虎, 柴旭东, 朱文海, 邸彦强, 王鹏. 系统仿真学报. 2004

[9]. 作战仿真研究热点及发展[J]. 贾连兴, 单维峰, 鲁云军, 翟成功, 刘华. 系统仿真学报. 2007

[10]. 我国系统建模与仿真技术的发展——为纪念中国系统仿真学会成立二十周年而作[J]. 王行仁, 文传源, 李伯虎, 王正中, 吕崇德. 系统仿真学报. 2009

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