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导弹制导仿真系统VV&A理论和方法研究

焦鹏  
【摘要】:仿真系统VVA是系统仿真理论与应用研究的重要内容。论文主要以导弹制导仿真系统为背景,以评估和保证仿真系统的可信性和可用性为目标,以“理论-方法-工具”为主线展开研究。 对导弹制导仿真系统的一体化VV过程进行了详细设计,研究了一体化VV过程的管理机制。基于导弹制导仿真系统一体化VV过程的主要思想,针对一体化VV过程中的仿真需求校核、概念模型验证、数学仿真系统VV、半实物仿真系统VV、伴随型号研制的验证等主要环节,重点对VV任务、VV人员、VV方法等内容进行了研究;针对一体化VV过程中的人员和资源管理机制,探讨和研究了VV参与人员及其职责、数据资源分类管理两个问题。 在分析现有VV方法适用性的基础上,基于相似原理和小波理论,提出了两种动态结果验证方法。其中,基于相似原理,研究了能够适用于静态和动态两类仿真结果的统计相似分析方法;通过小波方差的特性分析,提出了基于小波方差的动态结果验证方法,重点对小波方差的估计方法、统计分布以及基于小波方差的验证过程进行了研究。 从各种仿真结果验证方法的要求出发,研究了面向结果验证的试验数据预处理过程;基于小波方差和信号奇异点影响锥的性质,提出了一种新的数据去噪方法,重点对最优小波分解层数、奇异点的搜索和定位、以及基于奇异点影响锥的小波系数处理等问题进行了研究,并基于Matlab仿真环境对算法的去噪误差以及信噪比等性能指标进行了分析。 以某红外成像制导半实物仿真系统为背景,分析并建立了系统中主要误差源的误差模型,研究了误差影响分析方法和误差影响下仿真结果的置信估计方法。在误差影响分析方法指导下,分析了三轴姿态模拟转台、两轴目标运动转台、负载模拟器、气动力及气动力矩仿真模型等主要误差源对仿真结果的影响程度,为日后新研设备的精度分配提供了直接依据;基于统计分析思想,提出了误差影响下的仿真结果置信估计方法,并基于估计得到的置信区间对仿真结果的置信度进行了分析。 以评估导弹制导仿真系统的总体可信度为目标,基于云模型和云理论,提出了定性和定量VVA结果综合的两种不同思路。一是先将定性VVA结果定量化,然后基于定量结果评估仿真系统的总体可信度,在此基础上重点对定性结果的量化规则、云滴的转化方法以及评价云模型的拟合方法等内容进行了研究,提出了定性结果的综合量化方法;二是基于云理论研究了新的可信度综合评估方法,通过定性和定量VVA结果云化、权重云模型构建、云化结果综合等步骤,实现对仿真系统总体可信度的评估。 为了指导、管理和辅助导弹制导仿真系统的VVA工作,设计开发了包括三大模块的VVA平台。其中,VVA管理平台以VVA过程的图形化设计和管理为主线,同时实现了人员组织管理、任务管理、文档管理等功能;数据管理平台主要包括各种数据资源的存储、导入/导出、查询、备份/恢复以及用户的权限管理等功能;VV工具平台通过方法库、数据向导、VV向导、图形浏览、文档生成等功能模块,实现了“数据查询与导入-数据分析与处理-分析结果显示-工作报告自动生成”的一体化工作流程。最后,基于VVA平台,以某制导仿真系统为背景进行了典型应用。


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