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基于HLA的鱼雷武器系统分布交互仿真研究

作　者: 李皓
导　师: 康凤举
学　校: 西北工业大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 鱼雷武器仿真系统集成通用鱼雷模拟器分布交互仿真可视化一体化 DIS HLA 时空一致性
分类号: TJ630
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

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、试验三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。三、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、对抗器材及三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;解决了与三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三个项目以及长江三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。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-22
  1.1 研究背景  13-14
  1.2 鱼雷武器系统仿真发展概况  14-15
  1.3 软件设计和仿真体系结构的发展  15-19
    1.3.1 仿真软件设计技术  16-17
    1.3.2 分布交互仿真技术  17-19
  1.4 论文的研究内容和结构安排  19-22
第二章鱼雷武器仿真系统的面向对象分析和软件工程化设计  22-37
  2.1 鱼雷武器系统的面向对象分析(OOA)  22-24
  2.2 面向对象分析工具  24-26
  2.3 鱼雷武器仿真系统的分析建模  26-33
    2.3.1 用况分析  27-28
    2.3.2 活动分析  28-31
    2.3.3 仿真实体的静态结构及状态变化分析  31-33
  2.4 鱼雷武器系统仿真软件工程化设计  33-36
    2.4.1 软件设计  34
    2.4.2 软件编码  34-35
    2.4.3 软件测试  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章集成通用鱼雷模拟器IGTS的设计与实现  37-77
  3.1 IGTS的设计思路  37-38
  3.2 IGTS的系统结构设计  38-40
    3.2.1 系统管理  38-39
    3.2.2 通用模型库及其管理  39
    3.2.3 方法库及其管理  39
    3.2.4 实验框架库及其管理  39
    3.2.5 实验数据库及其管理  39-40
    3.2.6 仿真运行系统  40
  3.3 IGTS的模型库设计  40-58
    3.3.1 各实体数学模型  40-57
    3.3.2 仿真模型的规范化、标准化设计  57-58
  3.4 仿真数据库的设计  58-65
    3.4.1 数据库设计步骤  59-60
    3.4.2 数据库规划  60-62
    3.4.3 Access数据库设计  62-65
  3.5 仿真积分方法及统计分析方法  65-68
    3.5.1 积分方法  65-66
    3.5.2 统计分析法  66-68
  3.6 IGTS的实现  68-75
    3.6.1 人机界面设计  68-70
    3.6.2 可视化建模与工作流程  70-71
    3.6.3 仿真功能的实现  71-73
    3.6.4 自动统计功能的实现  73-75
  3.7 本章小结  75-77
第四章基于DIS的鱼雷武器分布交互仿真研究  77-103
  4.1 基于DIS的鱼雷武器分布交互仿真体系结构  77-78
  4.2 自主编程的DIS系统  78-92
    4.2.1 广播通信的实现  79-81
    4.2.2 网上数据传送  81-84
    4.2.3 时空一致性  84-90
    4.2.4 网络通信时间的测试  90-91
    4.2.5 系统流程  91-92
  4.3 基于VR-Link专用工具开发的DIS系统  92-100
    4.3.1 VR-Link工具  92-93
    4.3.2 VR-Link的应用程序开发  93-95
    4.3.3 时空一致性  95-96
    4.3.4 VR-Link与Windows消息机制相融性研究  96-98
    4.3.5 系统流程  98-100
  4.4 仿真结果  100-101
  4.5 两个DIS系统的比较  101-102
  4.6 本章小结  102-103
第五章基于HLA的鱼雷武器分布交互仿真系统研究  103-134
  5.1 HLA的组成  103-112
    5.1.1 HLA规则  104
    5.1.2 对象模型模板(OMT)  104-106
    5.1.3 接口规范  106-112
  5.2 鱼雷武器分布交互仿真系统的设计  112-122
    5.2.1 联邦概念模型的开发  112-115
    5.2.2 FOM／SOM的设计  115-121
    5.2.3 FED(Federation Execution Data)文件设计  121-122
  5.3 鱼雷武器分布交互仿真系统的实现  122-131
    5.3.1 MAK RTI软件环境  122-123
    5.3.2 联邦成员的功能实现  123-126
    5.3.3 联邦中的时间同步与延迟问题  126-129
    5.3.4 系统流程  129-131
  5.4 两种鱼雷武器分布交互仿真系统的比较  131-133
  5.5 本章小结  133-134
第六章全文总结  134-137
致谢  137-138
攻读博士学位期间(合作)发表的论文、参加的科研项目及获奖情况  138-140
参考文献  140-151

基于HLA的鱼雷武器系统分布交互仿真研究

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