武器装备效能仿真评估关键问题研究.pdf

Classified Index: : for the Doctoral Degree in EngineeringRESEARCH ON KEY PROBLEMS OF THESIMULATION EVALUATION FORWEAPONEFFECTIVENESSCandidate:Jiao SongSupervisor: MingAcademic Degree Applied for:Doctor of EngineeringSpeciality:Control Science and EnginerringAffiliation:Control and Simulation CenterDate of Defence:April, 2014Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology万方数据摘要-I-摘要效能是武器装备的重要指标,也是武器装备研制、采办和使用的基本依据。随着现代战争的日益复杂化,影响武器装备效能的因素也越来越多。为了得到准确、客观的武器装备效能评估结果,需要研究武器装备在多种战情下的运行状况。仿真具有经济、安全并且能模拟多种复杂战情的特点,由此成为了研究武器装备效能的重要手段之一。如何保证仿真模型的可信性以及如何提高评估的能力和效率是武器装备效能仿真评估中的两类关键问题。本文围绕这两类关键问题,开展了相关研究。仿真模型的可信性是开展武器装备效能仿真评估工作的基础。针对参考输出完备时多个备选仿真模型的验证及选择问题,提出了基于数据特征差异的仿真模型验证及选择方法。依据数据特征将仿真输出和参考输出分为静态、缓变和速变三类数据,并分别给出了各类数据的特征差异度量模型,进而为仿真模型验证和选择工作奠定了基础;采用主成分分析法,消除了多个数据特征差异之间的相关性,并从中提取少数几个独立的主成分构造数据特征差异向量;在此基础上,采用K均值聚类分析将多个备选仿真模型的输出划分为K类,再基于Fisher判别分析判定参考输出所属类别,进而实现了对多个备选仿真模型的验证和选择,相比于经典方法降低了结果的主观性。针对参考输出不完备时仿真模型的验证及其参数估计问题,提出了基于专家数据的仿真模型验证及参数估计方法。充分考虑到仿真模型验证所采用专家数据的不确定性以及验证方法的可实现性,采用在实际应用中易于给定的三角模糊数描述各类专家数据,由此提出了基于三角模糊数的仿真模型验证方法;进一步,提出了基于元模型优化的仿真模型参数估计方法,得到使仿真模型可信性最佳的模型参数取值,该方法不仅避免了直接在仿真模型上开展优化时需要专家参与评估仿真输出数据一致性,而且将动态的仿真模型优化问题转化为静态的函数优化问题,进一步提高了优化效率。武器装备效能仿真评估支撑技术为评估工作的顺利开展提供了保障。为了进一步提高支撑技术的执行效率、通用性和可扩展性,提出了武器装备效能一体化柔性仿真评估方法,实现了仿真评估工作一体化、评估过程及评估指标提取模型构建的柔性化。建立了基于IDEF0的武器装备效能仿真评估过程模型,在此基础上给出了管理评估过程数据的E-R模型;给出了评估过程中涉及到的算法模型及仿真试验等两类资源的元数据,并基于XML给出了两类元数据的万方数据哈尔滨工业大学工学博士学位论文-II-存储方法,由此实现了两类资源的管理和共享;分析了武器装备效能仿真评估的特点,提出了改进的RBAC模型,并在此基础上给出了管理评估权限的E-R模型,同时给出了评估过程中涉及的各类角色和权限,进而保证了评估资源使用的安全性;给出了基于框架理论的评估指标提取模型一般描述形式、图形化的模型构建机制、基于XML的评估指标提取模型存储机制以及模型的运行机制,进而使得武器装备效能仿真评估指标提取模型能够依据不同的评估对象被柔性地构建。为了将武器装备效能一体化柔性仿真评估方法集成实现,并提供支持多用户协同工作的评估环境,设计并实现了武器装备效能仿真评估平台。通过分析平台的用例图,设计了平台的详细功能,进而给出了平台的总体框架和运行模式;进一步分别设计了评估数据库、试验结果库以及算法模型库的组成结构,给出了武器装备效能评估、仿真试验设计、试验结果管理以及算法模型管理四个子系统的结构框架、类图以及顺序图;在此基础上,实现了该武器装备效能仿真评估平台。该平台已在多个武器装备效能仿真评估任务中得到了成功应用,有效地辅助研究人员完成了多项评估目的和评估对象各异的评估任务。本文的研究成果一方面为保证武器装备效能仿真评估中模型的可信性提供了有力的支持,另一方面提高了武器装备效能仿真评估的能力和效率。为在现代战争背景下的武器装备效能仿真评估提供了方