装备智能化保障体系混合建模与仿真

装备保障体系复杂系统具有规模大、跨领域、难还原以及“涌现性”等特点。本书是作者多年关于装备智能化保障体系混合建模与仿真研究成果的总结与阐述。

 

随着人工智能技术的不断发展，在战场上智能化装备应用越来越广泛，智能化要素也将逐步成为战争制胜的主导因素。对于装备保障而言，智能化保障也成为新的研究热点，是武器装备形成智能化作战体系的重要保障。然而，依靠理论研究或实际调整兵力编配来优化装备智能化保障体系费时耗力，依靠计算机建模和仿真的方法，可大幅提高效率和节约经费。本书主要研究了装备智能化保障体系及其混合建模与仿真的方法，为未来智能化作战研究提供了新的思路。

第1章绪论

1.1研究背景

1.2发展历程

1.3研究现状

第2章装备智能化保障体系概述

2.1引言

2.2作战需求

2.3装备智能化保障体系的组成要素

2.4装备智能化保障体系的主要特点

2.5装备智能化保障体系的核心功能

2.6装备智能化保障体系的运行模式

2.7体系架构

2.7.1描述标准

2.7.2构建过程

2.8小结

第3章装备智能化保障体系混合集成建模

3.1引言

3.2研究现状

3.2.1基于多视图的建模框架

3.2.2基于复杂网络的建模方法

 

 

3.2.3基于层次化的建模方法

3.2.4基于实体的建模方法

3.3装备智能化保障体系的混合集成建模框架

3.3.1生命周期维

3.3.2抽象层次维

3.3.3视图维

3.4装备智能化保障体系的混合集成建模方法

3.4.1保障任务建模

3.4.2保障资源建模

3.4.3组分功能建模

3.4.4保障对象建模

3.4.5组织结构建模

3.4.6信息交互建模

3.4.7环境态势建模

3.4.8保障过程建模

3.4.9体系效能建模

3.4.10集成建模方法的对比分析

3.5混合集成建模实例

3.5.1抽象层次维

3.5.2视图维

3.6小结

第4章装备智能化保障体系分布式混合仿真框架

4.1引言

4.2分布式混合仿真理论框架

4.2.1基于离散事件的仿真方法

4.2.2基于多智能体的仿真方法

4.2.3基于离散事件和多智能体的混合仿真方法

4.3分布式混合仿真的关键技术

4.3.1分布式混合仿真统一建模描述

4.3.2分布式混合仿真的时间管理

4.3.3分布式混合仿真的数据分发管理

4.4基于DDS的分布式混合仿真引擎架构

4.5小结

第5章分布式混合仿真的时间管理研究

5.1引言

5.2时间同步策略

5.2.1保守的时间同步策略

5.2.2乐观的时间同步策略

5.2.3混合的时间同步策略

5.3基于自平衡二叉排序树的仿真事件调度优化方法

5.3.1仿真事件排序优化方法

5.3.2仿真事件队列结构优化方法

5.3.3保守时间同步策略下的基于优化AVL树的
仿真事件调度算法

5.3.4乐观时间同步策略下的基于优化AVL树的
仿真事件调度算法

5.3.5基于排队论的仿真事件调度分析

5.3.6测试用例

5.4小结

第6章分布式混合仿真的数据分发管理研究

6.1引言

6.2基于DDS的数据分发方法

6.2.1分布式混合仿真中的数据流分析

6.2.2基于DDS的数据分发体系结构

6.2.3数据过滤机制研究

6.3基于区域时空交点预测的精确兴趣匹配算法

6.3.1典型的兴趣匹配算法分析

6.3.2问题分析

6.3.3区域时空交叉预测模型

6.3.4实验和结果

6.4小结

第7章原型系统与经典案例

7.1原型系统

7.1.1系统体系结构

7.1.2功能模块设计

7.1.3系统界面展示

7.2经典案例

7.2.1仿真场景

7.2.2仿真实验设计

7.2.3仿真实验结果

7.3小结

参考文献

 

从古至今，装备保障都是保证武器装备形成战斗力的重要因素。随着人工智能技术的迅速发展与广泛应用，智能化保障体系也将成为交战双方力量对抗的焦点。由于装备智能化保障体系具有规模大、领域宽、难还原以及“涌现”等复杂系统的特点，使得传统的归纳法或单一的建模与仿真方法难以对其全面描述与分析。因此，针对此问题，本书对面向装备智能化保障体系的分布式混合建模与仿真方法开展了研究。

（1） 针对现有集成建模方法难以直接应用于分布式混合仿真的问题，研究装备智能化保障体系，分析其组成要素、核心功能、体系架构和运行模式，提出了面向装备智能化保障体系的集成建模框架和三维（生命周期维、抽象层次维、视图维）混合建模方法，为复杂体系建模与仿真提供了新手段。

（2） 针对单一仿真方法难以同时满足装备智能化保障体系仿真要求的问题，研究基于离散事件和多智能体的装备智能化保障体系混合仿真方法，提出分布式混合仿真体系结构，从分布式混合仿真统一模型描述、时间管理和数据分发管理的角度研究分布式混合仿真的关键技术，构建分布式混合仿真引擎架构。

（3） 针对分布式混合仿真时间同步中冗余消息过多的问题，研究基于乐观和保守策略的仿真时间同步算法，给出基于乐观和保守策略混合的时间同步策略； 针对分布式混合仿真事件调度效率过低的问题，提出基于优化自平衡二叉树的仿真事件调度方法，通过理论分析和实验对比证明该算法相比其他同类算法较大提升了仿真性能。

（4） 针对分布式混合仿真数据分发中兴趣匹配精确度差，事件遗漏的问题，研究基于数据分发服务（Data Distribution Service,DDS）的数据分发机制，提出基于DDS的数据分发方法和基于区域时空交点预测的精确兴趣匹配算法，减少仿真实体间的无关消息传输。通过实验证明，相比其他同类算法提高了匹配精度，降低了消息漏发的概率。

（5） 利用本书提出的混合建模方法构建装备智能化保障体系的三维混合模型，提出装备智能化保障体系分布式混合仿真原型系统体系架构，设计并实现了原型系统，通过案例验证了分布式混合建模与仿真方法的有效性和适用性。