基本信息
副題名
外文題名
學位級別
博士論文
學位授予單位
國防科學技術大學
學位授予時間
2008
關鍵字
作戰效能 武器裝備 飛彈 計算機仿真
館藏號
E919
館藏目錄
2009\E919\1
中文摘要
武器裝備虛擬採辦背景下作戰效能評估是軍方和工業部門都關注的關鍵環節。武器裝備研製過程中產生的資源內容豐富、信息完備，充分利用這些信息資源，構造仿真模型和開發仿真套用，使作戰效能評估的結論可信、可用和可靠，是提高武器裝備論證水平的有效手段之一。但目前存在以下關鍵技術和理論問題，影響了作戰效能評估的進程，表現為下列三個方面：其一，如何從設計資源中抽取仿真可執行信息，實現從設計資源到仿真所需功能、能力、行為的轉換；其二，仿真評估的信息如何反饋到設計過程，支持對設計產品的驗證；其三，如何提高仿真評估過程中模型、數據表達的一致性，增強建模仿真資源的可組合性。 本文將上述三方面內容歸納為設計資源驅動仿真的問題。解決此問題的出發點是建立武器系統設計與仿真評估信息表達的規範。體系工程方法學中一體化架構描述是實現這種表達的合理方案，由於架構描述的全面性和一致性，其可以成為連線武器系統設計規範與仿真評估規範的紐帶。 架構是體系各組分的結構、關係以及制約其設計和隨時間演化的原則與指南，架構技術研究是體系工程理論研究的重要組成部分。本文作為武器裝備架構技術研究課題的一部分，主要圍繞基於架構開發作戰效能評估仿真套用及其輔助工具開展研究。論文的主要創新工作概括為以下五個方面： (1)系統地提出了架構驅動仿真的理論 架構驅動仿真方法基於架構框架表達設計資源，以規範描述對其語法和語義進行精確的統一抽象，然後通過映射技術轉換為仿真可用的信息，導入到仿真評估框架中，驅動仿真運行，實現對武器裝備高可信度的作戰效能評估。本文從多個層面分析了架構驅動仿真技術的複雜性，系統地搭建了架構驅動仿真的理論體系，促進了設計過程支持仿真評估過程、仿真評估過程驗證設計產品的協調有序的武器系統全壽命採辦活動的形成。 (2)提出並設計了支持仿真的架構產品擴展規範 支持仿真的架構規範是聯繫武器裝備設計資源到面向作戰效能仿真評估的橋樑。美國國防部提出的DoDAF是當前較先進的架構描述標準，但其主要產品不能支持仿真和作戰效能評估，需要對其規範進行擴展。本文針對仿真套用所關注的武器系統作戰概念信息、結構組成信息、功能行為信息等進行了重點描述，增加OV-8與OV-9兩類描述，有效表達了組分層次與架構層次的數據、接口和行為，使其能為仿真評估提供有用信息，同時無損的保留武器裝備設計中的語義信息並保持了武器裝備描述視圖之間的原有一致性。 (3)提出了基於ABN的可執行元建模範式 本文針對架構行為模型的可執行問題，提出了ABN描述規範，並將其作為面向武器裝備架構行為表達的可執行元建模範式。ABN規範對於行為的表達基於超圖形式體系，並對行為建模元素和行為執行運算元等進行了相關抽象，使之能約束和推導可執行的架構行為模型，為探討架構行為模型到仿真模型的轉換奠定了理論基礎。 (4)提出了架構行為模型規範到仿真模型規範的映射與轉換方法以及架構數據規範到中性的仿真數據規範的轉換方法 實現武器裝備的作戰效能評估，需要獲得基於架構描述的可執行模型。可執行模型的信息來源於架構行為模型和核心數據模型。結合面向作戰效能評估的實際需求，分析了兩種模型範式之間的映射與轉換機制，提出了基於核心數據模型的架構數據表示規範，探討了兩種數據規範之間的轉換機理，為架構資源向可執行模型的轉化提供了方法論基礎。 (5)設計並實現了面向作戰效能評估的架構驅動仿真環境 以飛彈作戰效能評估為背景，基於架構框架規範開發了架構驅動仿真原型系統ADSim。ADSim遵循可擴展的架構驅動仿真框架接口規範，支持多種作戰效能評估方法的集成與重用。作為驗證，探討了基於DoDAF的架構模型到仿真模型的轉換方法，並以戰略飛彈突防作戰效能評估為套用實例說明了論文理論方法和原型系統的有效性。 論文對架構驅動仿真的方法學原理及其關鍵技術進行了深入研究，豐富了裝備論證系統工程與系統仿真方法學，為武器裝備研製部門提供了理論方法和工具支持，在一定程度上促進了武器裝備論證與評估能力的提高，具有重要的理論與實踐意義。 主題詞：作戰效能評估 架構驅動仿真 可執行架構 架構行為模型 仿真數據模型 架構元模型 映射 模型轉換
