复杂仿真系统概念模型建立与评估方法研究

摘要

随着仿真对象的复杂化，概念模型在仿真领域里得到了广泛的认可和重视。复杂仿真系统概念模型（Conceptual Model of Complex Simulation System，CMCSS）已成为目前系统仿真领域里的重要研究内容。复杂仿真系统具有实体众多、行为过程复杂、交互形式多样等特点，参与复杂仿真系统的开发与评估的人员多样化，使得人们在理解仿真对象时非常困难，缺少对仿真对象的规范描述，严重阻碍了复杂仿真系统的开发效率。
　　论文通过分析CMCSS的全生命周期中对各种技术或方法的需求，建立了CMCSS的技术框架，给出一种CMCSS元模型，重点研究了CMCSS的建模方法和评估方法，提出了CMCSS一体化建模方法和CMCSS形式化评估方法，并设计、开发了CMCSS建模与评估辅助工具。从而为CMCSS建模与评估提供系统化的解决方案。
　　首先研究了CMCSS的技术框架。为了提供解决CMCSS建模与评估问题的系统化的方法，通过系统的分析CMCSS的建模与评估过程，总结了CMCSS建模、评估与应用需要解决的技术或方法，建立了CMCSS的技术框架，阐述了CMCSS技术框架中的每项技术或方法的目的、意义和要解决的问题，重点研究了CMCSS元模型，对CMCSS的构成进行了详细的阐述。CMCSS技术框架为系统化研究CMCSS提供了基础。
　　其次研究了CMCSS的建模技术。通过深入分析CMCSS的目的和意义，总结了对CMCSS建模方法的需求，针对这些需求，提出了CMCSS一体化建模方法。CMCSS一体化建模方法紧密结合CMCSS的建模过程，针对建模过程中不同阶段的需求，提供了不同层次的建模方法：基于XML的CMCSS数据建模方法能够满足数据层需求，基于图形化的CMCSS可视化建模方法能够满足可视化需求，基于集合的CMCSS形式化建模方法能够满足应用分析需求。利用一体化建模方法所建立的不同层次的CMCSS可以通过CMCSS元模型进行相互转化，在建模过程的不同的阶段，应用相应层次的建模方法，然后通过模型转化，指导下一阶段的建模工作。由于CMCSS往往包含大量的实体，为了使CMCSS具有清晰的结构，需要将CMCSS进行层次化分解，因此研究了CMCSS的层次化描述方法，以满足不同层次人员的需求。
　　然后研究了CMCSS的评估技术。CMCSS必须经过评估以保证CMCSS的质量，才能用来指导复杂仿真系统的设计、开发与评估工作。通过总结和分析目前评估方法存在的不足，提出了CMCSS形式化评估方法。CMCSS形式化评估方法从系统评估的角度出发，通过采用形式化技术，尽量降低评估结果的主观因素，实现对CMCSS的全面评估。CMCSS形式化评估方法的实现包括四部分：评估指标分解、评估指标形式化描述、评估指标获取方法，以及评估结果的计算方法。由于CMCSS中的状态众多，状态变换的逻辑关系复杂，研究了CMCSS的状态网模型，用来分析CMCSS的状态变换过程。
　　然后设计并开发了CMCSS建模与评估辅助工具。由于CMCSS包含的信息量非常大，需要专门的工具来辅助CMCSS的建模、评估与管理工作。因此，设计并开发了CMCSS建模与评估辅助工具。通过分析CMCSS建模与评估辅助工具的需求，给出了辅助工具的体系结构和总体设计。CMCSS建模与评估辅助工具包括三大模块：CMCSS建模辅助模块、CMCSS评估辅助模块和CMCSS管理辅助模块，论文对每个模块进行了设计与开发。
　　最后，以某导弹攻防对抗系统为例，采用论文的研究成果建立其CMCSS，并对该CMCSS进行评估，来验证论文研究成果的可行性。

目录

复杂仿真系统概念模型建立与评估方法研究

Research On Building And Evaluating Method Of Conceptual Model Of Complex Simulation System

摘要

Abstract

Contents

第1章 绪 论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 CMCSS技术框架研究

2.1 引言

2.2 CMCSS建模与评估过程

2.3 CMCSS技术框架

2.4 CMCSS元模型

2.5 本章小结

第3章 CMCSS一体化建模方法研究

3.1 引言

3.2 CMCSS建模方法需求分析

3.3 CMCSS一体化建模方法原理

3.4 基于XML的CMCSS数据建模方法

3.5 基于图形的CMCSS可视化建模方法

3.6 基于集合的CMCSS形式化建模方法

3.7 不同形式的CMCSS之间的转化关系

3.8 CMCSS层次结构的形式化描述方法

3.9 基于CMCSS的时间消耗分析

3.10 本章小结

第4章 CMCSS形式化评估方法研究

4.1 引言

4.2 CMCSS评估方法需求分析

4.3 CMCSS形式化评估方法原理

4.4 CMCSS评估指标的形式化描述及获取方法

4.5 CMCSS评估指标的评估过程模型

4.6 CMCSS的评估结果及问题追溯

4.7 CMCSS评估报告规范

4.8 CMCSS状态可达性分析

4.9 本章小结

第5章 CMCSS建模与评估辅助工具设计与实现

5.1 引言

5.2 CMCSS辅助工具需求分析

5.3 CMCSS辅助工具的体系结构

5.4 CMCSS辅助工具的总体设计方案

5.5 CMCSS辅助工具的实现方法

5.6 CMCSS辅助工具的原型系统

5.7 本章小结

第6章 某攻防对抗系统的CMCSS的建立与评估

6.1 引言

6.2 系统背景

6.3 建立对抗系统的CMCSS

6.4 评估对抗系统的CMCSS

6.5 本章小结

结 论

参考文献

附 录 CMCSS类型定义

攻读博士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

致 谢

作者简历