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《哈尔滨工业大学》 2010年
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复杂仿真系统概念模型建立与评估方法研究

王勇  
【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。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.9

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