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