作战建模与分布式仿真的工程原理PDF电子书下载

第1章 作战建模和分布式仿真面临的挑战 1

1.1 从多角度看待仿真工程师面临的挑战 1

1.2 仿真工程师面临的主要挑战——如何从本书中找到想要的信息 4

1.2.1 基础 4

1.2.2 作战建模 7

1.2.3 分布式仿真 9

1.2.4 高级专题 13

1.2.5 附录 17

1.3 一些中肯的评论 18

参考文献 20

第一篇 基础 23

第2章 可适用的职业道德规范 23

2.1 为什么进行职业道德教育 23

2.2 美国电气和电子工程师协会、美国军事运筹学学会、国际建模与仿真学会 25

2.2.1 美国电气和电子工程师协会制订的职业道德规范 25

2.2.2 美国军事运筹学学会制订的目标及职业道德规范 26

2.2.3 仿真从业人员的职业道德规范 28

参考文献 30

第3章 北约评价指挥控制的最佳实践规范 31

3.1 背景概述 31

3.1.1 北约研究与技术机构 32

3.1.2 北约COBP的背景 33

3.1.3 北约COBP的结构 34

3.2 启动阶段 36

3.2.1 提出问题 36

3.2.2 设计解决方案 37

3.3 准备阶段 37

3.3.1 人员和组织问题 38

3.3.2 想定 40

3.3.3 指标 40

3.4 执行、评价和评估阶段 43

3.4.1 选择方法和工具 43

3.4.2 获取数据 44

3.4.3 评估风险 46

3.4.4 产品 47

参考文献 49

第4章 术语和应用领域 50

4.1 引言 50

4.2 一些基本的通用定义 51

4.2.1 运筹和建模与仿真 51

4.2.2 模型与仿真 53

4.2.3 仿真、仿真器与刺激 54

4.2.4 实况仿真、虚拟仿真与构造仿真 55

4.2.5 模型体系 56

4.2.6 物理模型、数学模型、随机模型和逻辑模型 57

4.2.7 离散仿真与连续仿真 58

4.2.8 确定性仿真与随机仿真 59

4.2.9 实体级仿真与聚合级仿真 60

4.2.10 时间建模与时间推进 60

4.2.11 独立仿真与联合仿真 61

4.2.12 多分辨率建模：分辨率、域和结构 62

4.2.13 权威数据源与公共仿真服务 62

4.2.14 仿真逼真度、仿真分辨率与仿真可信性 63

4.2.15 校核、验证与确认 64

4.3 应用领域 64

4.4 军事术语精选 66

4.4.1 指挥与控制系统 66

4.4.2 军事单位 66

4.4.3 命令与报文 68

4.4.4 军标 69

4.4.5 系统工程支持：架构框架 69

4.4.6 仿真标准 70

4.5 小结 71

参考文献 71

第5章 想定要素 73

5.1 需要建什么模型？ 73

5.2 环境、地形和天气 76

5.3 陆军要素 77

5.4 空军要素 79

5.5 海军要素 83

5.6 联合作战与指挥控制 84

5.7 小结 85

参考文献 85

第二篇 作战建模 89

第6章 环境建模 89

6.1 什么是环境？ 89

6.1.1 地形 89

6.1.2 道路、河流和桥梁 92

6.1.3 建筑物 92

6.1.4 天气 93

6.1.5 公平的战斗 93

6.2 SEDRIS 94

6.2.1 环境数据编码规范 96

6.2.2 数据表示模型 98

6.2.3 空间参考模型 100

6.2.4 SEDRIS传输格式 102

6.3 环境服务 102

6.4 小结 103

参考文献 104

第7章 机动建模 105

7.1 高分辨率模型和聚合模型 105

7.2 机动建模的一般说明 106

7.3 网格与地块参数的例子：陆军机动模型 108

7.4 基于点数的机动和自动路径规划 111

7.5 聚合模型的分布 114

7.5.1 小分队队形 114

7.5.2 聚合单元的分布 115

7.5.3 实用战术模式与地形修正模式 116

7.6 附加的机动修正 117

参考文献 118

第8章 传感器建模 120

8.1 基本事实与感知 120

8.2 传感器和传感器结果 121

8.2.1 传感器的种类 122

8.2.2 建立感知的步骤 123

8.3 通视算法 125

8.3.1 基本通视算法 125

8.3.2 基本算法的修正及扩展 126

8.4 高分辨率感知 126

8.4.1 需求 127

8.4.2 持续感知模型 128

8.4.3 瞬时感知模型 129

8.5 聚合感知 129

8.5.1 指定区域的过滤感知 129

8.5.2 报告建模 130

8.5.3 不确定性与感知 131

8.5.4 雷达与声纳模型 132

8.6 情报、监视与侦察 135

参考文献 136

第9章 效果建模 137

9.1 什么是战场上的效果？ 137

9.2 直瞄火力、间瞄火力以及智能武器系统 138

9.3 实体级交战及损耗模型 139

9.3.1 基于游戏的点数制度 139

9.3.2 命中、杀伤以及命中-杀伤概率 140

9.3.3 战损等级 143

9.4 聚合级交战及损耗模型 144

9.4.1 经典兰彻斯特模型 145

9.4.2 扩展的兰彻斯特模型 148

9.4.3 异构和随机兰彻斯特模型 149

9.4.4 预备队、后勤和维修 152

9.4.5 临界点 153

9.5 兰彻斯特模型替换方案 155

9.5.1 地面作战的Epstein模型 155

9.5.2 战斗力打分 158

9.5.3 基于意图的建模与基于效果的建模 159

参考文献 160

第10章 通信、指挥与控制建模 163

10.1 信息化时代的作战 163

10.2 指挥控制建模 165

10.3 通信建模 166

10.4 指挥和控制报文 168

10.5 信息化时代作战模型 171

10.6 指挥控制新概念 174

参考文献 175

第三篇 分布式仿真 179

第11章 分布式仿真面临的挑战 179

11.1 分布式仿真面临的共性挑战 179

11.2 分布式系统 181

11.3 联邦中的实体、事件和状态 183

11.3.1 概念建模需求 183

11.3.2 计算限制 185

11.3.3 元数据 185

11.4 时间同步 187

11.5 多分辨率、聚合与解聚 190

11.6 互操作挑战 192

11.6.1 网关、代理、中间件与协议 192

11.6.2 异构和同构方法的归纳 194

11.6.3 互操作层次模型 195

11.7 关于联邦的一些限制 197

参考文献 198

第12章 分布式仿真标准 201

12.1 分布式仿真的标准是什么？ 201

12.1.1 建模与仿真标准 202

12.1.2 其他支持分布式仿真的相关标准 205

12.2 建模与仿真互操作标准 221

12.2.1 IEEE 1278分布式交互仿真 221

12.2.2 IEEE 1516高层体系结构标准 224

12.2.3 RPR-FOM和GRIM 227

12.2.4 应用概念互操作等级模型（LCIM）以选择和规范仿真标准 229

参考文献 231

第13章 建模与仿真的开发和准备过程 234

13.1 问题求解的建模与仿真过程 234

13.2 问题求解过程 234

13.3 联邦开发过程 237

13.3.1 IEEE 1516.3 —2003联邦开发与执行过程（FEDEP） 238

13.3.2 Euclid RTP 11.13 综合环境开发与运用过程（SEDEP） 243

13.3.3 IEEE 1730—2010分布式仿真工程与执行过程 247

13.4 建模与仿真服务的Scrum敏捷开发 250

参考文献 252

第14章 校核与验证 254

14.1 校核与验证的目标 254

14.2 学术基础 256

14.2.1 典型途径 256

14.2.2 V＆V的原则 261

14.2.3 V＆V的方法 262

14.2.4 何种程度的V＆V是足够的：基于风险的V＆V 264

14.3 VV＆A RPG 266

14.3.1 VV＆A RPG的结构 266

14.3.2 VV＆A的过程与产品 268

14.3.3 VV＆A的角色与职责 271

14.4 IEEE 1516.4 —2007：联邦VV＆A的推荐实践 275

14.5 其他的VV＆A研究 277

14.6 REVVA 277

14.6.1 SISO产品开发小组：M＆S领域VV＆A的一般方法学 280

14.6.2 校核与验证的若干挑战 281

参考文献 282

第15章 作战环境中的建模与仿真集成解决方案 285

15.1 作战环境的定义 285

15.1.1 初步定义 285

15.1.2 用例和应用举例 286

15.2 作战指挥控制环境 289

15.2.1 战术报文 291

15.2.2 公共作战环境 295

15.2.3 多方互操作程序 298

15.2.4 全球信息网格 302

15.3 基础和研究现状 307

15.3.1 指挥控制和M＆S的联合 307

15.3.2 通用框架 309

15.3.3 联军作战管理语言 311

15.4 小结 313

参考文献 314

第四篇 高级专题 321

第16章 作战建模与分布式仿真的历史 321

16.1 引言 321

16.2 作战建模的历史 321

16.2.1 兵棋与兵棋推演 322

16.2.2 战斗仿真与战场仿真 326

16.3 分布式仿真的历史 331

16.3.1 第一代计算机仿真器 331

16.3.2 科技的发展 333

16.3.3 分布式仿真的起步 333

16.3.4 SIMNET出现后的历史——标准化的需要 335

16.3.5 分布式仿真技术 336

16.4 实况、虚拟与构造仿真架构 337

16.4.1 分布式交互仿真 337

16.4.2 高层体系结构 339

16.4.3 测试与训练使能架构 340

16.5 小结 342

16.6 扩展阅读 342

参考文献 342

第17章 严肃游戏、虚拟世界和交互数字世界 346

17.1 引言 346

17.2 背景 348

17.3 议题、辩论、思考 351

17.4 对策和建议 353

17.5 已建立行业的瓦解 356

17.5.1 娱乐 357

17.5.2 培训 359

17.5.3 科学分析 362

17.5.4 决策 365

17.5.5 营销 366

17.6 未来发展方向 368

17.7 小结 369

参考文献 370

第18章 作战建模中的数学应用 373

18.1 引言 373

18.2 军事规划决策支持 373

18.3 确定型兰彻斯特模型 375

18.3.1 线性律 375

18.3.2 平方律 377

18.3.3 附加参数 378

18.4 随机型兰彻斯特模型 378

18.5 兰彻斯特模型的不足 382

18.6 博弈论概述 383

18.7 博弈论的表示 385

18.8 解决方案 387

18.8.1 求解方法 387

18.8.2 混合策略 389

18.9 搜索博弈 389

18.9.1 简单搜索博弈 390

18.9.2 上校赛局博弈 391

18.10 博弈论应用及存在的问题 392

18.11 上校赛局博弈与兰彻斯特方程 394

18.12 小结 396

参考文献 397

第19章 使用高层体系结构和基本对象模型进行作战建模 401

19.1 引言 401

19.2 分布式仿真和HLA 402

19.2.1 分布式仿真 402

19.2.2 HLA之前的标准：SIMNET、 DIS和ALSP 404

19.2.3 HLA的设计目的 406

19.2.4 HLA的定义和概念 407

19.2.5 HLA的性能与服务 410

19.2.6 HLA的标准和版本 410

19.3 HLA作战建模应用举例 411

19.3.1 联邦成员：OneSAF 412

19.3.2 专门用途的联邦：联合试验联邦 414

19.3.3 持久联邦：MATREX 416

19.3.4 其他例子 417

19.4 使用BOM标准进行作战建模 418

19.4.1 BOM的应用 418

19.4.2 BOM与HLA FOM的比较 420

19.4.3 其他扩展和功能 422

19.5 小结 430

参考文献 430

第20章 测试与训练使能架构 437

20.1 引言 437

20.2 TENA的驱动需求 438

20.3 分布式实时LVC系统的需求 439

20.3.1 互操作性的挑战 439

20.3.2 “实况”带来的影响 440

20.3.3 分散开发 441

20.4 TENA概述 442

20.5 TENA元模型 444

20.5.1 状态分布式对象（SDO） 446

20.5.2 SDO指针 447

20.5.3 本地类 447

20.5.4 消息 448

20.5.5 向量 448

20.5.6 常量属性 448

20.5.7 可选属性 448

20.6 TENA对象模型编译器 449

20.7 TENA标准对象模型 450

20.7.1 已经批准的TENA标准对象模型 451

20.7.2 TSPI中的坐标转换 452

20.8 TENA仓库 453

20.9 TENA中间件 454

20.10 TENA工具和公共应用 454

20.10 .1 TENA集成开发环境 455

20.10 .2 接口校核工具 455

20.10 .3 TENA控制台 456

20.10 .4 网关构建工具 456

20.10 .5 SimShield 458

20.11 技术的抉择以及TENA方法对互操作性的优势 458

20.11 .1 技术的抉择 458

20.11 .2 TENA的优势 460

20.12 相关活动 461

20.12 .1 TRCE 461

20.12 .2 JMETC 462

20.13 未来发展方向 463

20.14 小结 463

参考文献 464

第21章 基于DEVS形式论的作战建模 466

21.1 引言 466

21.2 采用DEVS形式论的建模框架 467

21.2.1 基于形式论的作战建模与仿真 467

21.2.2 基于DEVS形式论的作战建模 468

21.2.3 基于DEVSim++++框架的作战模型实现 474

21.3 基于DEVS形式论的建模过程的讨论 477

21.3.1 面向对象和基于DEVS的方法论的重用性 478

21.3.2 作战建模的联合建模方法论 479

21.4 案例研究：海军防空 480

21.4.1 建模想定：海军防空 480

21.4.2 作战模型开发 482

21.4.3 作战模型实现 485

21.4.4 作战模型仿真 488

21.5 小结 491

21.6 扩展阅读 492

参考文献 493

第22章 作战建模中的GIS数据 496

22.1 引言 496

22.2 综合环境的类型 497

22.2.1 虚构的综合环境 497

22.2.2 真实的综合环境 498

22.3 地理空间数据集 499

22.3.1 基本数据类型 500

22.3.2 图层、切片以及坐标系 508

22.3.3 数据融合 511

22.4 小结 518

22.5 扩展阅读 519

参考文献 519

第23章 战术数据链建模 521

23.1 引言 521

23.2 发展历程 521

23.3 战术数据链类型 522

23.3.1 TADIL A／Link 11 523

23.3.2 TADIL B／Link11B 526

23.3.3 TADIL J／Link16 527

23.3.4 EPLRS／SADL 534

23.3.5 Link 22 536

23.3.6 可变报文格式 538

23.3.7 蓝军跟踪系统 538

23.3.8 综合广播服务 538

23.4 战术数据链训练 539

23.4.1 分布式任务训练 539

23.4.2 战术数据链建模 540

23.4.3 SISO-STD-002 540

23.4.4 用于分布式仿真系统的战术数据链模型 540

23.4.5 DIS发信机与信号PDU 541

23.4.6 HLA基本对象模型BOM 545

23.4.7 将战术数据链BOM加入RPR FOM 546

23.4.8 从DIS到HLA的转换 548

23.4.9 Link16网络模型 548

23.4.10 不同逼真度级别仿真系统中的通信模型 558

23.4.11 Link16网络延时模型 559

23.5 小结 561

第24章 使用军事想定定义语言进行基于标准的作战仿真初始化 562

24.1 引言 562

24.1.1 基于模型的初始化 562

24.1.2 基于想定的初始化 563

24.1.3 基于联邦的初始化 563

24.1.4 初始化过程 564

24.2 背景 565

24.2.1 MSDL语言的起源 565

24.2.2 MSDL设计特点 566

24.3 基本的MSDL元素 568

24.3.1 ScenarioID元素 569

24.3.2 Options元素 571

24.3.3 Environment元素 572

24.3.4 ForceSides元素 573

24.3.5 Organizations元素 574

24.3.6 Overlays元素 579

24.3.7 TacticalGraphics元素 580

24.3.8 MOOTWGraphics元素 581

24.4 未来的研究方向 584

24.5 日益扩大的MSDL用户基础 585

24.6 小结 585

参考文献 586

第25章 多分辨率作战模型 588

25.1 引言 588

25.1.1 背景知识：实体级作战模型 589

25.1.2 背景知识：单元级作战模型 590

25.1.3 多分辨率作战模型的需求 592

25.1.4 术语解释 593

25.2 多分辨率作战模型的概念和分析 594

25.2.1 关键术语和实例 594

25.2.2 典型实现架构 596

25.2.3 分辨率转换操作 598

25.2.4 实现方面的问题和挑战 601

25.3 实现与应用 604

25.4 挑战 608

25.5 相关研究 610

25.6 小结 610

25.7 致谢 611

参考文献 611

第26章 新的挑战：人类、社会、文化和行为建模 621

26.1 背景和动机 621

26.2 任务、区域、层次与用户 623

26.2.1 使命 623

26.2.2 （责任）区域 623

26.2.3 （指挥）层次 624

26.2.4 操作员（专家） 624

26.2.5 隐含之意 624

26.2.6 其他因素 625

26.3 理解社会文化数据 626

26.3.1 感知数据 628

26.3.2 关于数据的考虑的小结 629

26.4 寻找共同的词表 629

26.4.1 支持分析的词表 630

26.4.2 一种作战透视方法 631

26.4.3 词表和框架对于理解的价值 633

26.5 架构的角色 634

26.5.1 COMPOEX：一个分析视角 635

26.5.2 为HLA联邦添加HSCB能力 638

26.5.3 关于架构的确定 640

26.6 结论和存在的挑战 642

参考文献 644

第27章 作战建模与分布式仿真中Agent导向的仿真 647

27.1 引言 647

27.2 软件Agent相关背景 649

27.2.1 软件Agent 649

27.2.2 复杂体系 650

27.3 作战系统中的通用Agent架构 651

27.4 作战决策支持系统中的Agent支持的仿真 653

27.5 非动能决策支持系统中的基于Agent的仿真 656

27.5.1 非动能建模基本原理 656

27.5.2 哪种Agent框架能支持非动能决策？ 657

27.5.3 价值树 664

27.5.4 增加社会与上下文智能 668

27.5.5 处理异构性（参数空间）和Agent的数量 672

27.5.6 空间维度与机动性 673

27.5.7 采用智能Agent的一体化、混合建模范式 673

27.5.8 有影响的具有高度认知特性的Agent混合模型典型案例 675

27.6 小结 683

27.6.1 Agent支持的应用 683

27.7 致谢 687

参考文献 687

第28章 作战模型不确定性的表示和推理 693

28.1 捕捉战争的迷雾 693

28.2 作战建模中的贝叶斯推理 695

28.2.1 贝叶斯网络 695

28.2.2 多实体贝叶斯网络 696

28.3 案例研究：基于贝叶斯网络的车辆识别 699

28.3.1 假设和证据的联合概率分布 699

28.3.2 贝叶斯网络结构的建立 702

28.3.3 联合概率分布的定义 704

28.3.4 模型的编译和使用 708

28.4 案例扩展：基于多实体贝叶斯网络的车辆识别 710

28.5 小结 720

28.6 致谢 720

参考文献 721

第29章 分布式仿真中基于模型的数据工程 724

29.1 引言 724

29.2 作战建模中的数据互操作难题 724

29.3 基于模型的数据工程 727

29.3.1 数据治理 728

29.3.2 数据管理 730

29.3.3 数据校准 733

29.3.4 数据转换 736

29.4 小结 739

参考文献 740

第30章 体系工程的联邦仿真 741

30.1 引言 741

30.2 体系工程 742

30.3 联邦仿真系统的工程需求 745

30.3.1 信息交换系统 747

30.3.2 环境表示 748

30.3.3 实体表示 750

30.3.4 模型 751

30.3.5 数据收集 752

30.3.6 时间管理 753

30.4 联邦仿真系统开发的系统工程过程 754

30.4.1 能力视角活动 755

30.4.2 作战视角活动 756

30.4.3 服务视角活动 762

30.4.4 联邦实现活动 770

30.4.5 处理新兴系统 774

30.4.6 系统工程方法的优势 775

30.5 联邦仿真开发中的技术管理方法 775

30.5.1 积极寻找共享价值 778

30.5.2 获取高级管理层的支持 778

30.5.3 共享的技术开发和管理 779

30.6 小结 780

参考文献 781

第31章 仿真模型中架构框架的作用：“人类视角”方法 784

31.1 引言 784

31.2 架构框架 785

31.3 仿真中架构框架的作用 788

31.4 分析的类型 790

31.4.1 单个产品分析 790

31.4.2 产品组合分析 791

31.4.3 整合的仿真模型 792

31.5 小结 795

参考文献 796

第32章 多国计算机辅助演练 798

32.1 引言 798

32.2 训练受众和演练控制人员 799

32.3 CAX支持工具 802

32.3.1 计划与管理工具 802

32.3.2 军事仿真系统 805

32.3.3 协调部件 809

32.4 MEL／MIL同步 809

32.5 小结 811

参考文献 811

附录A1建模与仿真组织和协会 813

A1.1 政府类 813

A1.2 工业类 817

A1.3 学术类 819

附录A2军用仿真系统 822

A2.1 引言 822

A2.2 仿真系统 823

A2.2.1 联合半自动兵力（JSAF） 824

A2.2.2 统一半自动兵力（OneSAF） 826

A2.2.3 联合冲突与战术仿真（JCATS） 828

A2.2.4 VR-Forces 829

A2.2.5 虚拟战场空间2（VBS2） 830

A2.2.6 空军侦察与监视综合环境模型（AFSERS） 832

A2.2.7 空战仿真（AWSIM） 832

A2.2.8 研究、评估与系统分析（RESA） 833

A2.2.9 海上空中地面任务部队（MAGTF）海军战术作战仿真（MTWS） 834

A2.2.10 CATS TYR 834

A2.2.11 GUPPIS／KORA OA（Korpsrahmen Simulationsmodell fur die Offizierausbildung——Corps Frame Model for Officers Training，军官训练的集团军框架模型） 836

A2.2.12 其他军用仿真系统 837

A2.3 小结 839

A2.4 致谢 839

参考文献 839