体系仿真技术

本书围绕复杂体系仿真系统的开发实践需求，以“高性能、高精度、高逼真、高可信”为目标，通过将大型复杂体系仿真软件的开发作为软件工程的一个特例，从软件工程的角度揭示了体系仿真系统的开发与执行过程。同时，运用反射式面向对象和离散事件仿真理论，详细介绍了自主研发的体系仿真平台技术及应用案例，展示了作者团队的近期新研究成果。

黄晓冬，重庆大足人，海军航空工程学院博士毕业，北京航空航天大学博士后。现为海军航空大学教授、博士生导师，是某部军用仿真技术专业组专业组专家、人工智能应用专业组专家、科技成果评审信息领域专家。主要从事复杂体系建模与仿真、人工智能、计算机软件等领域的研究及应用。主持了装备体系仿真、军事智能博弈仿真等重大项目20余项，主持研发了仿真引擎HDOSE。先后获国家科技进步二等奖1项，军队科技进步一等奖1项，军队科技进步二等奖5项，出版学术专著3部，授权专利和软件著作权10余项，发表学术论文30余篇。

第1章 概述 1
1.1 体系对抗仿真 1
1.1.1 体系对抗相关概念 1
1.1.2 体系对抗领域的特点 2
1.1.3 体系仿真实验方法 3
1.1.4 体系仿真支撑平台 5
1.1.5 体系仿真应用系统 8
1.1.6 体系仿真应用模式 9
1.2 国内外现状 11
1.2.1 国内外大型仿真系统与平台 11
1.2.2 国内外仿真系统与平台的主要差距 12
1.2.3 体系仿真面临的主要挑战 13
1.3 研究思路与原则 13
1.4 本章小结 14
第2章 相关技术基础 15
2.1 面向对象技术 15
2.1.1 基本概念 15
2.1.2 面向对象的分析与设计 16
2.1.3 面向对象的优势与不足 17
2.2 软件体系结构与设计模式 19
2.2.1 软件体系结构 19
2.2.2 软件设计模式 21
2.3 计算性反射技术 22
2.3.1 基本概念 22
2.3.2 反射系统基本原理 23
2.3.3 反射与软件适应性 26
2.4 建模仿真技术 28
2.4.1 基本概念 28
2.4.2 建模方法与语言 30
2.4.3 离散事件系统规范 31
2.4.4 网络化仿真 32
2.4.5 并行仿真 36
2.4.6 分布并行一体化仿真 40
2.4.7 云仿真 41
2.5 本章小结 42
第3章 体系仿真过程 43
3.1 体系仿真开发执行过程模型 43
3.2 体系仿真支撑服务及工具 45
3.2.1 仿真引擎服务 46
3.2.2 体系建模工具 48
3.2.3 实体装配工具 53
3.2.4 想定编辑工具 56
3.2.5 实验设计软件 58
3.2.6 分析评估工具 61
3.2.7 导调控制软件 62
3.2.8 可视化软件与界面框架 65
3.2.9 资源管理工具 67
3.3 相关标准规范 70
3.4 本章小结 72
第4章 体系建模技术 73
4.1 体系仿真概念模型 73
4.1.1 公共概念模型 73
4.1.2 体系仿真领域概念模型 75
4.2 多视图协同建模技术 77
4.2.1 视图的概念 77
4.2.2 体系对抗系统视图模型 78
4.2.3 体系对抗业务视图 79
4.2.4 模型视图的语义及表示法 85
4.3 本章小结 89
第5章 实体建模技术 90
5.1 实体静态结构建模 90
5.1.1 组合化建模 91
5.1.2 参数化建模 93
5.2 实体行为与决策建模 94
5.2.1 基于任务计划的行为建模 95
5.2.2 基于行为树的行为建模 102
5.3 基于SRML的仿真建模语言 108
5.3.1 SRML简介 108
5.3.2 XESL建模语言 110
5.4 本章小结 115
第6章 体系仿真模型框架 116
6.1 模型框架视图 116
6.1.1 基于OODA环的模型视图 116
6.1.2 基于实体的模型视图 117
6.2 模型的分类与构成 119
6.2.1 装备模型 119
6.2.2 环境模型 120
6.2.3 行为决策模型 121
6.2.4 毁伤裁决模型 122
6.3 本章小结 123
第7章 体系仿真运行支撑环境 124
7.1 仿真架构模式 124
7.1.1 对称式架构模式 124
7.1.2 前后台架构模式 126
7.1.3 云仿真架构模式 127
7.2 高性能分布式面向对象仿真引擎 128
7.2.1 概述 128
7.2.2 系统架构 129
7.2.3 功能结构 130
7.2.4 接口与服务 131
7.2.5 组件化集成 132
7.3 本章小结 134
第8章 仿真时间管理与调度 135
8.1 仿真时间推进机制 135
8.1.1 概述 135
8.1.2 混合时间推进机制 137
8.2 仿真调度方法 139
8.2.1 大规模多粒度并行调度方法 139
8.2.2 分布并行一体化调度方法 142
8.3 典型优化调度策略 144
8.4 本章小结 146
第9章 仿真对象与事件管理 147
9.1 对象组织管理 147
9.2 对象生命周期管理 150
9.2.1 对象创建 150
9.2.2 对象命名与ID管理 151
9.2.3 对象生命状态管理 152
9.3 对象组合与嵌套 152
9.4 仿真对象序列化 153
9.5 仿真事件管理 154
9.6 本章小结 157
第10章 体系仿真实验及评估技术 158
10.1 仿真实验相关概念 158
10.1.1 实验设计 158
10.1.2 实验因素 159
10.1.3 实验指标 159
10.1.4 实验方案 160
10.1.5 实验评估 160
10.2 体系仿真实验设计 160
10.2.1 实验设计流程 160
10.2.2 实验设计框架 161
10.2.3 实验设计方法 162
10.3 体系效能评估分析 167
10.3.1 体系效能评估 167
10.3.2 体系效能分析 173
10.3.3 智能化评估分析 179
10.4 本章小结 189
第11章 体系仿真应用案例 190
11.1 海战场体系仿真 190
11.1.1 海战场体系仿真需求 191
11.1.2 海战场体系仿真建模 191
11.1.3 海战场体系仿真系统 198
11.1.4 海上编队联合作战实验 201
11.2 大规模核酸检测模拟演练 205
11.2.1 模拟演练场景配置 206
11.2.2 模拟演练模型构建 208
11.2.3 模拟演练系统设计 210
11.2.4 模拟演练实验评估 213
11.3 本章小结 220
第12章 回顾、建议与展望 221
12.1 研究成果总结回顾 221
12.1.1 体系仿真过程模型与平台框架 221
12.1.2 体系仿真建模技术 221
12.1.3 仿真引擎核心技术 222
12.1.4 体系仿真实验与效能评估技术 222
12.1.5 体系仿真案例 223
12.2 问题与建议 223
12.2.1 面向体系仿真的多视图建模方法 223
12.2.2 自组织行为的模拟 223
12.2.3 基于应用特征的高性能计算 224
12.2.4 模型粒度动态控制 224
12.2.5 防系统崩溃的可信计算 224
12.2.6 面向过程的序贯实验设计 224
12.2.7 基于仿真大数据的评估优化 225
12.3 研究方向展望 225
12.3.1 基于云计算的体系仿真 225
12.3.2 智能化仿真 225
12.3.3 虚实共生的数字孪生 226
附录A HDOSE仿真引擎编程模型与接口规范 227
附录B 中英文缩略语对照表 244
参考文献