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HLA仿真系统的校核、验证与确认研究

作　者: 曹星平
导　师: 黄柯棣
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 高层体系结构 联邦开发和运行过程 校核、验证与确认 过程模型 概念模型验证 数据校核、验证和认证 逼真度 面向对象测试方法
分类号: TP391.9
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


高层体系结构(High Level Architecture, HLA)是目前国内外仿真界普遍采用的分布交互仿真规范,已被采纳为IEEE标准。随着基于HLA的分布交互仿真应用的范围和规模不断扩大,校核、验证和确认(Verification Validation and Accreditation, VV&A)技术成为影响HLA仿真系统发展的关键技术之一。VV&A技术应用的目标是提高建模与仿真(Modeling and Simulation, M&S)的可信度。论文围绕HLA仿真系统中VV&A的关键问题展开,研究了HLA仿真系统的VV&A过程模型,分析了HLA仿真系统的概念模型验证、数据的可信度、逼真度和确认等相关理论,研究了HLA仿真系统的VV&A方法,设计和实现了VV&A辅助工具,并将论文的上述研究成果应用到了一个实际的HLA仿真系统中。 过程模型是开展HLA仿真系统VV&A研究的必经之路。论文在介绍HLA仿真系统的联邦开发和运行过程(Federation Development and Execution Process, FEDEP)的基础上,围绕FEDEP提出了一个改进的VV&A过程模型,分析了该模型每个步骤的VV&A活动,并使用IDEF0方法进行了描述;从提高效率和减少风险的角度,总结并提出了在这个过程模型中如何选择VV&A活动的几种可行的解决方案。 在整个VV&A过程中存在着一些对仿真系统可信度有重要影响的理论问题。目前,国际上在这方面的研究还处于起步阶段。论文研究了HLA仿真系统的VV&A过程中涉及到的一些关键理论。论文分析了一般概念模型的验证问题:重点研究了HLA仿真系统中的作战模型,总结了适用于作战模型的各种验证方法,给出了不同规模作战模型的定性分析和定量分析相结合的验证方案,并在分析作战模型验证的影响因素的基础上,提出了作战模型的验证过程成熟度模型;分析了数据的校核、验证和认证(Verification Validation and Certification, VV&C)问题,讨论了提高数据可信度的途径,即从数据生产者和数据使用者这两个角度分别进行数据的VV&C;对HLA仿真系统的逼真度概念、度量和管理进行了研究,给出了一个逼真度管理框架以支持HLA仿真系统的互操作性和验证工作;对联邦的确认问题进行了研究,给出了确认框架,重点分析了可接受性评估阶段的指标体系。 方法是进行HLA仿真系统VV&A活动的核心。论文介绍了一般M&S中VV&A方法的分类,分析了HLA仿真系统VV&A方法的特点以及在FEDEP各阶段的分配方案;针对HLA仿真系统的特点,提出将面向对象测试方法应用到HLA仿真系统的VV&A之中,设计了测试方案,并进行了具体实现;研究了DEVS/HLA联邦的校核方法。 最后,论文对HLA仿真系统的VV&A工具及VV&A应用进行了研究。运行支撑框架(Run-Time Infrastructure, RTI)是HLA的核心之一,其功能和性能直接关系到HLA仿真系统开发与应用的成败,论文对国防科大开发的KD-RTI进行了详细的功能与性能测试,有助于完善KD-RTI的接口服务,提高KD-RTI的性能;联邦是HLA仿真系统的主要部分,联邦测试包括成员测试、集成测试和功能与想定测试,测试评估与VV&A

全文目录


摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章 绪论  13-27
  1．1 研究背景  13-15
  1．2 HLA仿真系统的VV&A研究现状  15-23
    1．2．1 HLA仿真系统 VV&A研究的发展状况  15-17
    1．2．2 HLA仿真系统 VV&A研究的主要问题  17-20
    1．2．3 HLA仿真系统 VV&A研究的特点  20-23
  1．3 论文的研究目标  23-24
  1．4 论文的研究内容和创新  24-25
  1．5 论文的组织结构  25-27
第二章 HLA仿真系统的 VV& A过程研究  27-39
  2．1 VV&A过程模型及描述  27-33
    2．1．1 VV&A过程模型的简介  27-29
    2．1．2 VV&A过程模型的改进  29-32
    2．1．3 VV&A过程模型的描述  32-33
  2．2 VV&A过程模型优化  33-38
    2．2．1 根据风险/效益比的优化  33-34
    2．2．2 利用已有仿真的优化  34-35
    2．2．3 运用测试和评估(T&E)的优化  35-38
  2．3 小结  38-39
第三章 HLA仿真系统的VV& A理论研究(一)——模型和数据  39-58
  3．1 概念模型的验证  39-42
  3．2 基于 HLA的作战仿真中模型的验证  42-50
    3．2．1 作战模型的建立和分类  42-43
    3．2．2 作战模型的验证方案  43-47
    3．2．3 作战模型的验证过程成熟度模型的提出  47-50
  3．3 HLA仿真系统中数据的VV&C研究  50-57
    3．3．1 数据 VV&C概念  50-52
    3．3．2 数据 VV&C评估策略  52-57
  3．4 小结  57-58
第四章 HLA仿真系统的VV& A理论研究(二)——逼真度和确认  58-72
  4．1 逼真度概念、度量及管理  58-67
    4．1．1 逼真度概念  58-60
    4．1．2 模糊综合评判方法在逼真度度量中的应用  60-64
    4．1．3 HLA仿真系统中基于逼真度管理框架的校核验证  64-67
  4．2 确认概念及可接受性评估研究  67-71
    4．2．1 确认的概念与框架  68-70
    4．2．2 可接受性评估研究  70-71
  4．3 小结  71-72
第五章 HLA仿真系统的VV& A方法研究  72-90
  5．1 HLA仿真系统中的VV&A方法  72-76
    5．1．1 一般M&S的VV&A方法  72-74
    5．1．2 HLA仿真系统的VV&A方法  74-76
  5．2 面向对象测试方法在HLA 仿真系统 VV&A中的应用  76-81
    5．2．1 HLA仿真系统中的面向对象技术  76-77
    5．2．2 HLA仿真系统的面向对象测试方案及应用  77-81
  5．3 DEVS/HLA联邦的校核方法研究  81-89
    5．3．1 时态逻辑和 DEVS  81-83
    5．3．2 DEVS/HLA联邦的基于时态逻辑的操作校核结构及应用  83-89
  5．4 小结  89-90
第六章 HLA仿真系统的测试研究  90-107
  6．1 RTI测试  90-98
    6．1．1 RTI概述  90-91
    6．1．2 RTI测试内容和指标  91-93
    6．1．3 RTI测试方法  93-96
    6．1．4 KD-RTI测试结果  96-98
  6．2 联邦测试  98-102
    6．2．1 联邦性能分析  98-99
    6．2．2 联邦测试内容  99-100
    6．2．3 联邦测试过程  100-101
    6．2．4 联邦测试工具  101-102
  6．3 联邦校核工具的设计与实现  102-106
    6．3．1 KD-FVT工具的结构  102-103
    6．3．2 KD-FVT工具的功能  103
    6．3．3 KD-FVT工具的运行流程  103-106
  6．4 小结  106-107
第七章 HLA仿真系统的VV& A应用实例  107-119
  7．1 XXX作战仿真系统概述  107-109
    7．1．1 系统开发目的  107
    7．1．2 系统总体设计  107-109
  7．2 XXX作战仿真系统的VV&A过程  109-118
    7．2．1 目标校核  109-110
    7．2．2 一致性校核  110-111
    7．2．3 概念模型验证  111-113
    7．2．4 设计校核  113-114
    7．2．5 实现校核  114-115
    7．2．6 联邦验证  115-116
    7．2．7 确认决策  116-117
    7．2．8 事后归档  117-118
  7．3 小结  118-119
第八章 总结与展望  119-122
  8．1 全文总结  119-120
  8．2 工作展望  120-122
攻读博士学位期间发表的论文  122
攻读博士学位期间参加的科研工作  122-123
致谢  123-124
参考文献  124-130

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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