复杂战争系统建模与仿真需求及ABMS方法
导弹拦截制导的建模与仿真matlab-概述说明以及解释
导弹拦截制导的建模与仿真matlab-概述说明以及解释1.引言1.1 概述导弹拦截制导技术作为现代军事领域中的重要一环，对于保障国家安全和维护世界和平具有重要意义。
随着科技的不断发展和武器系统的日益进步，导弹拦截制导技术也不断得到改进和完善。
本文旨在通过使用MATLAB进行建模与仿真，对导弹拦截制导系统进行研究。
通过建模与仿真，可以模拟真实环境中导弹与目标之间的相互作用，以及制导系统的性能表现。
这种方法可以更好地理解导弹拦截制导的原理和机制，为相关研究提供有效的工具和方法。
本文的结构如下：首先，我们将概述导弹拦截制导技术的基本原理和应用领域。
其次，我们将介绍导弹拦截制导的建模方法，包括数学建模和计算机仿真技术。
然后，我们将总结现有的研究成果，并展望未来导弹拦截制导技术的发展方向。
我们相信，通过对导弹拦截制导系统的建模与仿真研究，可以更好地提高导弹拦截效果，保护国家安全。
通过本文的阐述，我们希望读者能够对导弹拦截制导技术有一个全面的了解，并了解到利用MATLAB进行建模与仿真的重要性。
同时，我们也希望通过本文的研究成果，能够为相关领域的科研人员提供一定的参考和借鉴。
最终，我们期待本文的研究成果能够推动导弹拦截制导技术的进一步发展，为维护世界和平做出更大的贡献。
文章结构部分是用来介绍整篇文章的框架和组织方式，可以包括章节标题及其内容简介。
对于本篇文章的结构，可以编写如下内容：1.2 文章结构本文的结构按照以下几个部分来组织和呈现：第一部分为引言。
在引言部分，首先对导弹拦截制导的背景和重要性进行简要说明，然后介绍文章的研究目的，即针对导弹拦截制导问题进行建模与仿真。
最后，概述了本文的整体结构和各个部分的内容安排。
第二部分是正文部分。
在正文部分，首先对导弹拦截制导的概述进行详细介绍，包括导弹拦截制导的基本原理、目标追踪与识别方法以及导弹拦截制导中常用的技术和算法等。
接着，介绍了导弹拦截制导的建模方法，具体包括建立导弹、目标和拦截器的数学模型，以及制导控制算法的设计和仿真等。
面向海军作战需求的作战仿真系统设计
面向海军作战需求的作战仿真系统设计作战仿真系统在现代军事演习和训练中扮演着重要角色。
特别是对于海军而言，作战仿真系统能够提供真实感的海上作战环境，使指挥员和士兵能够在仿真场景中进行训练和演练，以应对真实战场的挑战。
本文将就面向海军作战需求的作战仿真系统设计进行探讨和分析。
1. 系统需求分析在设计面向海军作战需求的作战仿真系统之前，首先需要进行系统需求分析。
通过与海军指挥官和作战人员的深入沟通，了解他们的训练需求和提高实战能力的目标。
在分析过程中，需考虑以下几个方面：1.1 仿真环境的真实感仿真环境的真实感是作战仿真系统设计的关键要素。
通过使用高清晰度的图像、逼真的音效和真实的物理模型，使得仿真环境能够完全还原真实的海军作战场景。
同时，系统应提供多样化的天气条件、不同时间段和各种地理环境，以增加训练的复杂性。
1.2 可扩展性和可定制性作战仿真系统应具备可扩展性和可定制性，以适应不同级别和不同类型的训练需求。
海军作战需要考虑到不同艘舰船、不同武器系统和各种作战环境的要求，因此系统应具备灵活的设置选项，能够根据用户需求进行快速配置。
1.3 实时反馈和评估功能作战仿真系统应能够提供即时的反馈和评估功能，以帮助指挥员和士兵实时调整行动策略和战术。
通过监测和记录战斗过程中的各种数据指标，系统能够生成详细的分析报告和评估结果，为作战人员提供必要的指导和建议。
1.4 多人协同作战能力海军作战通常涉及到多个舰艇和战斗单元的协同作战。
因此，作战仿真系统应具备支持多人协同作战的能力。
通过网络连接，不同作战人员能够实时进行各自的训练和演练，并能够在仿真环境中实现指挥、协调和沟通。
2. 系统设计与实现基于以上系统需求分析，下面将介绍面向海军作战需求的作战仿真系统的设计与实现方案。
2.1 仿真引擎的选择为了实现真实感的仿真环境，需要选择一款功能强大的仿真引擎。
常见的仿真引擎包括Unity3D、Unreal Engine等。
基于人工智能技术的军事仿真模型和战斗力评估方法的研究与应用
基于人工智能技术的军事仿真模型和战斗力评估方法的研究与应用人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一种模拟人类智能表现的技术，近年来在各个领域得到了广泛的应用。
在军事领域，人工智能技术的发展也日益受到重视。
其中，军事仿真模型和战斗力评估方法的研究与应用尤为重要。
本文将探讨基于人工智能技术的军事仿真模型和战斗力评估方法的相关研究和应用。
一、军事仿真模型的研究与应用1. 综述军事仿真模型军事仿真模型是一种通过计算机技术对军事行动进行模拟和重现的手段。
人工智能技术的引入使得军事仿真模型更加真实和精确。
例如，人工智能算法可以模拟真实战场中的智能敌对势力，使得军事演练更加贴近实际情况。
2. 基于人工智能的敌情模拟人工智能技术可以被用于敌情模拟，模拟各种不同形态和策略的敌对势力。
通过分析大量的战争历史数据和情报信息，人工智能可以模拟出对手的行为模式和决策方式，从而帮助决策者制定军事战略和战术。
3. 基于人工智能的装备模拟人工智能技术还可以用于军事装备的模拟和评估。
通过人工智能算法，可以模拟出各种各样的武器系统和装备的性能及特点。
这样的仿真模型可以为军队提供仿真实验和训练环境，以及评估各种作战装备的性能优势和弱点。
二、战斗力评估方法的研究与应用1. 综述战斗力评估方法战斗力评估是对军队战斗力的量化和评价，是指标体系的构建和评估模型的建立。
基于人工智能技术的战斗力评估方法可以更加全面地考虑各种因素，提供更精准的评估结果。
2. 基于人工智能的数据分析和决策支持人工智能技术可以处理和分析大量的军事数据，包括作战历史、情报信息和实时数据等。
通过人工智能算法，可以从这些数据中提取有价值的信息，为决策者提供军事指挥和决策支持。
3. 基于人工智能的作战模拟和评估人工智能可以用于建立作战仿真模型，模拟各种不同的作战情景和战术策略。
通过与军队现有作战力量进行对抗，可以评估军队的实际战斗力水平，发现战术和战略上的不足之处，并提出相应的改进方案。
作战体系仿真流程方法
作战体系仿真流程方法一、确定仿真目标确定仿真目标是作战体系仿真的第一步，要明确仿真的具体目的，比如评估新的作战战术、验证武器装备的适用性，还是研究新的作战指挥模式等。
只有明确了仿真目标，才能制定出相应的仿真方案。
二、收集仿真数据收集仿真数据是作战体系仿真的基础。
通过对现实中的军事作战数据进行收集和整理，包括各个作战要素的数据，如敌我兵力分布、武器装备性能等。
这些数据将用于建立模型和设定仿真环境。
三、建立仿真模型建立仿真模型是作战体系仿真的核心工作。
根据收集的数据，将作战体系中的各个要素进行建模，如战场地形、作战兵力、武器装备、通信系统等。
这些要素之间具有一定的关联性，需要确定各种参数和逻辑关系，以实现对作战过程的准确模拟。
四、设定仿真环境仿真环境是指模拟作战场景的物理环境。
根据仿真目标和实际需要，设定适当的作战地域、天气和时间，以及其他可能影响作战的因素。
同时要考虑到作战体系各个要素的相互作用和约束关系，以实现仿真模型的真实性和可靠性。
五、运行仿真实验在设定好仿真环境之后，进行仿真实验的运行。
根据设定好的作战方案和仿真模型，进行模拟作战活动，包括作战指挥、作战行动、兵力部署、武器使用等。
在仿真过程中，要记录各个要素的状态和变化，以便后续的数据分析和评估。
六、分析仿真结果完成仿真实验后，对仿真结果进行分析。
通过对模拟作战过程中各个要素的变化、作战成果和效果进行评估，对作战方案的可行性和有效性进行验证。
同时还可以通过对比不同方案的仿真结果，进行方案的优化和选择。
七、总结和应用仿真结果根据对仿真结果的分析和评估，总结仿真过程中的问题和经验，提出改进和优化的建议。
将仿真得到的知识和经验应用于实际作战指挥和决策中，提高作战效能和保障作战安全。
八、持续改进和优化以上就是作战体系仿真流程方法的详细介绍。
作战体系仿真在军事领域中具有重要的应用价值，通过模拟真实作战场景，能够有效地评估和验证各种作战方案，提高作战效能和保障作战安全。
复杂战争系统建模与仿真需求及ABMS方法
李 雄 高世峰 崔巅博 董志明
( 装甲兵工程学院 装备指挥与管理系, 北京 100072)
摘 要: 复杂战争系统与一般的物理系统相比, 建模与仿真条件、要求与过程有 着明显差异 。在论述战 争系统及其 复杂性的基础上, 分析了复杂战争系统一般的建模与仿真方法及存在的问题, 重点分析研究了基于 A gent的建模与 仿真 ( ABM S) 方法。将 ABM S方法应用于信息化战场多传感器仿 真演示, 验证了其 对复杂 战争系统 建模与 仿真的 可行性与有效性。
第二类方法是行为级方法, 体现归纳推理方 法或反还原论方法的实质。它不考虑作 为复杂系 统的战争系统与一般的物理系统之间运 行机制的 相似性, 而把仿真目标 定位在行为一级, 根据仿真 实验观测 数 据构 建 复杂 战 争系 统的 同 态 模型 框 架, 研究复杂战争系统 的发展动向, 其建 模与仿真
3 用于复杂战争系统的 ABM S (Agent basedM odeling and Sim ulation)方法
3. 1 由对象过渡到 Agent Agent和多 Agent系统技术是 近年来得到飞速
发展和广泛应用的一项分布式人工智能技术 [ 3- 8] 。 从目前的研究成果来看, 多 Agen t系统的构模方法,
图 2 复杂战争系统概念模型
归纳起来, 包含指挥员、操纵各种武器的士兵、
各种保障人员的战争系统, 体现了以下 4个点特征。 1)非线性 ( Non linearity )。作战双方的态势包
含大量的非线性交互行为。比如, 指挥控制中的反 馈、作战指挥决策过程和作战过程中的不确定性因 素; 参与兵力的整体作战能力并不是简单的单个参 战单位的作战能力之线性和。
尽管这些对复杂战争系统的建模与仿真方法各 有差别, 但从本质来看, 基本上仍属于 2大类 [ 2] 。
面向军队决策的综合作战模拟仿真系统设计
面向军队决策的综合作战模拟仿真系统设计军队是一个特殊的组织，其作战需要高度聚合的知识和技能，同时要求制定战略和训练来满足不断变化的需求。
面对这些挑战，现代技术的发展带来了一个全新的解决方案——综合作战模拟仿真系统。
这项技术可以通过虚拟现实和复杂的计算算法来忠实模拟现实情况，使军队领导者可以用于有效的方法进行战略制定和军队训练。
综合作战模拟仿真系统的设计必须满足军队部署的当前现实和预期目标需求，同时面向未来局势进行可能模拟，为军队领导者提供准确的人员、装备和物资预测。
为实现这些目标，一个成功的综合作战模拟仿真系统应该包括以下几个关键特征。
一、真实感情境为了最大限度地提高训练有效性，一个好的综合作战模拟仿真系统必须要有真实的情境。
这就意味着复杂的地形，真实的人员和设备部署，以及精细的信息收集和分析系统。
因此，系统里必须要有足够多的场景，不同的天气，感知信息和其他因素，就像一个真实环境中那样。
二、可控性和预测综合作战模拟仿真系统不仅仅要复制现实情境，它还必须赋予用户可控的权限，这意味着他们可以调整系统中的不同方面如人员、技术等。
另外，系统必须要集成了预测算法，这样用户可以根据他们的需求模拟可能的未来情境，让他们能够及时准确地进行预防和决策。
三、易用性和能力集成综合作战模拟仿真系统需要保持易使用性，这样最大化地利用它的能力。
因此，它的组件和功能需要被设计成易使用的标准化形式，以便于用户可以快速学习使用。
同时，系统模块的设计应该遵循AWS架构体系，以便能够快速集成其他人工智能技术和人员信息等。
四、高度可定制每个军队的需求不同，因此，综合作战模拟仿真系统必须是高度可定制的。
这意味着不同军队可以根据他们的特定需求来定制他们自己的系统。
这包括允许他们添加和删除功能，以及调整系统中的各个组成部分的设置和费用。
五、实时演练高度真实的情境,运行到底级的性能以及支持追加新数据源的扩展性,还意味着综合作战模拟仿真系统是可以用于实时演练的。
复杂大系统建模与仿真的可信性评估研究
复杂大系统建模与仿真的可信性评估研究一、概述复杂大系统建模与仿真的可信性评估是当前系统工程领域的重要研究课题。
随着科技的飞速发展，越来越多的领域面临着处理大规模、高维度、非线性等复杂系统的挑战。
如何构建准确、可靠的模型，并通过仿真手段对系统进行深入分析与预测，成为了解决复杂系统问题的关键所在。
复杂大系统建模是指利用数学、物理、计算机等多种手段，对现实世界中的复杂系统进行抽象和描述，以揭示其内在规律和特性。
而仿真则是基于这些模型，通过计算机模拟或物理模拟的方式，重现系统的运行过程，以便对系统进行性能评估、风险预测和决策支持。
由于复杂大系统本身的复杂性和不确定性，建模与仿真过程中往往存在诸多挑战。
例如，模型的结构和参数可能难以准确确定，仿真算法的选择和参数设置也可能影响仿真结果的准确性。
仿真数据的质量和完整性也是影响可信性的重要因素。
对复杂大系统建模与仿真的可信性进行评估，具有重要的理论价值和实践意义。
可信性评估的主要目的是衡量建模与仿真过程的有效性和可靠性，以确保仿真结果能够真实反映系统的实际运行状况。
这包括评估模型的精度、仿真算法的稳定性、仿真数据的可靠性等方面。
通过可信性评估，可以及时发现建模与仿真过程中的问题，为改进模型和提高仿真精度提供指导。
复杂大系统建模与仿真的可信性评估研究具有重要的理论价值和实践意义。
未来，随着计算机技术和数据处理技术的不断发展，相信这一领域的研究将取得更加深入的进展，为解决复杂系统问题提供更加可靠和有效的支持。
1. 复杂大系统建模与仿真的重要性随着科技的飞速进步，我们所面对的系统日益呈现出复杂化和大规模化的特点。
复杂大系统，如社会网络、经济系统、生态环境以及现代工业体系等，不仅内部元素众多、关系错综复杂，而且往往具有动态演化、自适应性等特性。
对这些系统进行深入理解和有效管理成为一项极具挑战性的任务。
建模与仿真作为研究复杂大系统的重要手段，其重要性日益凸显。
建模可以帮助我们抽象出系统的核心结构和运行机制，从而以更加清晰和直观的方式理解系统的行为。
一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架
一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架摘要：本文分析并对比国内外作战仿真技术的发展现状，介绍了一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架(AFSIM)，它是一种用于模拟和分析作战环境的软件工具，支持评估军事战略和战术决策的有效性。
同时该软件提供了完整的仿真环境模型（包括战斗平台模型、武器系统模型、机载传感器系统模型、通信系统模型以及环境效应模型等），具备快速便捷的建立作战仿真环境的能力。
AFSIM能够为建设高效能的作战仿真系统提供一种新的设计思路与方法。
关键词：作战仿真；仿真、集成与建模高级框架；集成开发环境；可视化工具An advanced framework for simulation, integration and modelingthat supports the development of combat simulationDongting jiang, Xiaofeng yan, ning LiNaval Armament Department, Chengdu, Sichuan 610000Abstract：This paper analyzes and compares the development statusof combat simulation technology at home and abroad, and proposes an Advanced Simulation, Integration and Modeling Framework (AFSIM) to support the development of operational simulation, which is a software tool for simulating and analyzing the operational environment and supporting the evaluation of the effectiveness of military strategyand tactical decision-making. At the same time, the software providesa complete simulation environment model (including combat platform model, weapon system model, airborne sensor system model, communication system model and environmental effect model, etc.), withthe ability to quickly and conveniently establish a combat simulation environment. AFSIM can provide a new design idea and method forbuilding high-performance combat simulation systems.Keywords：Combat simulation;Advanced framework for simulation、integration and modeling; Integrated development environment;isualtool11引言随着现代作战信息化与智能化演进，传统的针对单一兵种或单一平台进行建模分析的作战仿真只能对单一兵种间的单兵作战或单一平台的模拟，无法实现多元战场环境中涉及到的不同兵种以及先进武器、战斗机、舰船等的多机协同作战的模拟。
基于Agent的建模与仿真设计模式及软件框架
V ol. 17 No. 4 系统仿真学报Apr. 2005JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION·863·基于Agent的建模与仿真设计模式及软件框架廖守亿, 戴金海(国防科技大学航天与材料工程学院, 湖南长沙 410073)摘要:提出了一种基于Agent的建模与仿真设计模式——ABMS设计模式，阐述了ABMS设计模式的主要内容。
该模式的提出有利于在建模与仿真领域以及软件开发界之间建立关于ABMS的对话联系与交流。
然后设计了一种包含仿真服务模型和Agent仿真模型的ABMS分布仿真软件框架，该框架将最大限度实现仿真重用，并将支持大规模的基于Agent的复杂系统的分布仿真，包括军事对抗以及空间作战系统的仿真。
该框架部分借鉴了HLA的思想，其中的ServerAgent提供底层的通用仿真服务。
关键词: 复杂系统；设计模式；软件框架；基于Agent的建模与仿真文章编号：1004-731X (2005) 04-0863-04 中图分类号: TP391.9 文献标识码：ADesign Pattern and Software Framework for Agent-Based Modeling and SimulationLIAO Shou-yi, DAI Jin-hai(College of Aerospace and Material Engineering, National University of Defense Technology, Changsha Hunan 410073, China) Abstract: An Agent-Based Modeling and Simulation design pattern, ABMS design pattern, is proposed creatively. The ABMS design pattern will be helpful to build dialogue and communications between the domain of modeling and simulation and software development community. Based on the ABMS design pattern, a distributed simulation software framework for ABMS called ABDSF, including agent simulation service model (ServerAgent) and agent simulation model (ASM), is proposed. The framework uses HLA for reference. With this framework, one can share the models and simulation technologies, improve the reusability and interoperability of the models. And we can also conduct large-scale agent-based simulation for complex systems, including military systems and space operations under the framework.Keywords: complex systems; design pattern; software framework; agent-based modeling and simulation (ABMS)引言复杂系统和关于复杂性的研究近几年来成为系统科学、计算机科学等领域的研究热点，复杂性科学更被称为“21世纪的科学”。
面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模
第４０卷第３期２０１８年６月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ ４０㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎ ２０１８文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００６９⁃０６面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模∗李金梁１，２，李明忠１，２（１ 解放军９５８９９部队，北京㊀１０００７６；２ 复杂航空系统仿真重点实验室，北京㊀１０００７６）摘㊀要：复杂电磁环境是现代战争的基本特征，其对武器装备体系效能的影响是装备发展论证不可忽视的重要问题㊂以装备论证对复杂电磁环境影响效应评估需求为背景，分析了美军装备采办中广泛应用的任务级仿真的特点㊂围绕任务级仿真系统复杂电磁环境 仿什么 ㊁ 模型如何建 关键问题，研究了其建模需求和仿真模型体系，并基于电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系，提出了电磁环境建模要素以及模型体系结构组成与交互关系，可支撑任务级仿真系统模型分析与设计㊂关键词：任务级仿真；装备论证；复杂电磁环境；建模与仿真中图分类号：Ｅ９１㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．０１６㊀ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｍｐｌｅｘＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＭｉｓｓｏｎＬｅｖｅｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｅｄｔｏＡｒｍａｍｅｎｔＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＬＩＪｉｎ⁃ｌｉａｎｇ１，２，ＬＩＭｉｎｇ⁃ｚｈｏｎｇ１，２（１．Ｕｎｉｔ９５８９９ｏｆＰＬＡ；２．ＫｅｙＬａｂｏｆＣｏｍｐｌｅｘＡｖｉａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｏｄｅｒｎｗａｒｆａｒｅ，ａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｗｅａｐｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｂｅｉｇｎｏｒｅｄｉｎａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＵＳｍｉｌ⁃ｉｔａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｒｏｕｎｄｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｓｕｃｈａｓ ｗｈａｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ， ｍｏｄｅｌｈｏｗｔｏｂｕｉｌｄ ｏｆｃｏｍ⁃ｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｏｌｅｏｂｊｅｃｔａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ⁃ｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｕｐｐｏｒｔｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｒｍａｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０１７⁃１０⁃２１修回日期：２０１７⁃１２⁃２４∗基金项目：２０１６年装备预研基金第二批项目计划重点实验室基金项目（６１４２００７０３０１０１）作者简介：李金梁（１９７９），男，河北邯郸人，博士，研究方向为电子信息系统和复杂电磁环境作战仿真㊂李明忠（１９７８），男，博士，高级工程师㊂㊀㊀复杂电磁环境是现代信息化战争的基本特征，也是影响武器装备体系效能的关键因素之一㊂装备论证作为武器装备发展建设的 前端 工程，必须深入研究复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响，计算仿真技术的快速发展为战场复杂电磁环境的研究提供了有效的支撑手段㊂在各类仿真系统中，任务级仿真在军方开展武器装备宏观综合论证㊁型号发展论证和体系作战运用研究中应用最为广泛㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，在军方主导的装备采办论证及作战任务筹划分析方面得到了广泛且卓有成效的应用㊂国内也开展了相关研究和系统建设，但由于起步较晚，在战场复杂电磁环境的建模与仿真方面与美军存在很大差距㊂毋庸置疑，战场仿真电磁环境是否符合实战情形，将直接影响仿真结论的可信性㊂尤其随着体系贡献率概念的提出并逐步引起重视，装备论证要求在近似实战的条件下对现有实际武器系统和未来新概念武器系统在大规模体系作战层面进行技术和战术效能的评估，因此，对于大尺度战场空间内大规模武器装备体系对抗产生和面对的复杂电磁环境建模仿真需求更加迫切㊂但是，复杂电磁环境在现实客观世界对电子信息系统的破坏作用机理及其规律十分复杂，还没彻底认识清楚，复杂电磁环境建模仿真难度较大㊂目前，美国等发达国家在该领域仿真系统㊁模型方法和试验数据上，已经具备了多年的技术积累，形成了丰富的软件产品和相关研究方法，在满足军方复杂电磁环境模拟需求方面具有较强实力，这一点从美军ＥＡＤＳＩＭ等任务级仿真系统的分析中可窥见一斑㊂国内对电磁环境建模仿真的研究热点主要集中在工程级和交战级，涉及电磁环境感知㊁电磁环境生成㊁电磁环境效应㊁电磁环境度量和电磁态势展现等方向，研究成果大多用于支撑装备研制㊁作战训练等军事应用㊂在任务级层面成果相对较少，但有交联或可转化的研究工作正在开展，. All Rights Reserved.７０㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷如东南大学毫米波国家重点实验室的复杂电磁环境与感知对抗系统㊁中国电科集团的复杂电磁环境高性能应用软件系统㊁中国电科３６所的参数化电磁环境生成软件等㊂在电子战成为现代战争主旋律的背景下，作为装备论证重要支撑手段之一，任务级仿真对战场复杂电磁环境构建的需求日益迫切，亟需形成一套科学的理论方法和技术手段，并尽早推出能够满足体系对抗条件下装备论证需求的软件产品㊂为此，本文进行一些初步的探讨，以装备论证仿真实践工程经验为依据，重点围绕面向装备论证应用的任务级仿真系统复杂电磁环境 仿什么 ㊁ 模型如何建 等问题进行分析，以期对任务级仿真系统设计与建设提供借鉴与参考㊂１㊀任务级仿真及其特点军事领域历来是建模与仿真的研究 热区 ，也是推动建模与仿真发展的最强大动力㊂实践中，不同的应用目的对建模与仿真的需求也不同，这就形成了不同类型的模型及其相应的仿真系统㊂美军国防部建模与仿真办公室，按照模型分辨率由高到低的顺序把军事领域的建模与仿真分为工程㊁交战㊁任务㊁战役四个层级㊂其中，任务级仿真主要描述一方武器装备系统遂行特定作战任务，另一方武器装备系统实施防御和反击的作战过程㊂该类仿真一直是军方关注的重点㊂目前美军有大量的任务级仿真系统，如扩展防空仿真系统ＥＡＤＳＩＭ㊁兵力结构效能仿真系统４ＡＣＥＳ㊁柔性分析建模与训练系统ＦＬＡＭＥＳ等㊂与其他层次仿真相比，该类仿真具有四个显著特征：一是仿真规模聚焦于作战任务力量编组㊂任务级仿真是对完成某一特定类型作战任务的作战力量编组及其完成任务过程进行的仿真，仿真对象针对的是构成作战力量编组的武器平台或武器系统以及战斗员形成的有机整体，不仅包括单个武器平台及其武器系统，还包括指挥机构及其战斗员的决策，系统实体模型以能反映实体功能的低分辨率聚合体为主，同时包涵大量装备实体模型和指挥决策模型㊂二是建模重点聚焦任务流程与装备系统间对抗㊂任务级仿真的实质是对执行某一特定任务的多兵种或多武器平台进行的建模与仿真㊂模型描述重点是作战任务流程，各种武器装备系统之间的指挥㊁控制㊁通信和情报关系，以及武器装备系统间的作用影响，而不是单个装备系统内部机理的描述㊂通常情况下，单个装备系统战术技术性能及作战效能是依靠工程级㊁交战级等下级系统提供输入来解决㊂三是仿真输出聚焦于作战任务完成率㊂模型描述内容及其粒度决定了仿真系统的输出㊂任务级仿真模型特点决定了系统的输出是作战任务力量编组完成作战任务的程度，也就是任务装备体系的任务效能，具体包括损失比率㊁交战概率㊁某项任务完成率等可反映装备体系执行任务能力的综合性效能指标㊂四是实验应用定位于任务装备体系评估验证㊂在装备论证领域，任务级仿真系统主要适用于任务装备体系效能仿真评估及体系结构分析验证两类问题研究㊂在武器装备体系论证中，可以基于仿真结果对以任务为主线各种装备结构形成的装备体系执行任务能力进行仿真评估，提供多武器平台对抗效果层面的体系效能指标，支撑任务装备体系作战能力需求分析评估，同时也可支撑基于任务的装备体系结构组成㊁不同装备系统之间的信息关系的验证分析㊂２㊀复杂电磁环境建模需求分析２ １㊀任务级仿真电磁环境建模目的面向装备论证的任务级仿真实验，一般要针对需要解决的装备论证问题，构建模型体系㊂电磁环境作为影响以电磁频谱为纽带的信息化装备作战效能的显著因素，需要纳入其模型体系㊂通过构建复杂电磁环境，模拟武器装备电磁环境效应，进而反映到任务装备体系的任务效能上，是任务级仿真电磁环境建模的基本目的㊂也就是说，任务级仿真并不是为了战场电磁环境评估，不需要全面反映电磁环境本身的特性特征和复杂性度量指标，而仅仅是武器装备效能模拟的必要条件㊂因此，任务级仿真电磁环境建模对象是能够对任务装备体系作战效能产生显著影响的武器装备复杂电磁环境效应㊂为此，一种相对简单且常用的做法是，根据战场态势，设计复杂电磁环境判断条件，直接调整武器作战效能，并不对电磁环境过多着墨㊂但这种方法通常适用于作战计划推演，当面向装备论证应用时，无法真实反映武器装备的复杂电磁环境效应㊂战场电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系如图１所示㊂辐射源发射电磁信号，经过传播环境，在接收机产生电磁环境效应，包括软杀伤导致装备效能降低和硬杀伤导致装备物理毁伤㊂两种效应都可能导致装备体系的任务效能下降㊂电磁信号特性和电磁传播环境影响都十分复杂，需要对哪些进行建模，如何建模，应以装备电磁环境效应为牵引展开分析㊂硬杀伤作为一类特殊的电磁环境效应，可按照毁伤模型进行建模，在此不展开讨论㊂本文仅针对软杀伤电磁环境效应，以雷达对抗为例，分析复杂电磁环境建模要素㊂分析方法可描述为：首先基于作战力量编组和作战流程，分析能够影响作战任务完成率的雷达指标；然后根据装备系. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７１㊀图１㊀电磁环境㊁作用对象和影响效应之间的关系统之间的对抗关系，分析影响雷达指标的电磁环境要素；最后着眼任务装备体系评估验证建立雷达装备电磁环境模型体系㊂２ ２㊀雷达电磁环境效应指标以防空作战行动侦察预警环节为例，防空作战任务效能指标是对敌机总的拦截概率，其中，侦察预警环节贡献指标为侦察预警系统获取目标情报的概率㊂侦察预警系统主要包括地面警戒雷达网㊁空中预警机及情报通信系统㊂雷达系统的贡献指标为目标发现概率㊂雷达干扰对侦察预警环节的影响主要针对各种警戒㊁预警雷达实施干扰，以降低雷达发现概率㊁推迟雷达预警时间，实质是压制雷达作用距离㊂因此，侦察预警环节首先需要模拟计算的雷达效能指标是雷达作用距离，在此基础上计算雷达或雷达网的目标发现概率㊁暴露区㊁预警时间，及其对任务完成率的贡献㊂防空作战其他环节和空中进攻任务各环节指标分析见表１㊂表１㊀雷达贡献指标分析作战任务效能指标任务环节雷达贡献指标建模要素防空作战拦截能力空中进攻突击能力侦察预警防空警戒雷达㊁预警机对目标的发现能力拦截引导目标指示雷达／炮瞄雷达／制导雷达对目标的测量精度空中截击机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突防阶段机载火控雷达对目标的搜索和跟踪能力突击阶段轰炸瞄准雷达／导弹制导雷达对目标的测量精度雷达威力范围雷达覆盖范围雷达分辨力雷达测量精度多目标能力抗干扰能力㊀㊀㊀建模要素中，受电磁环境影响显著的是雷达威力范围㊁测量精度和抗干扰能力三项指标㊂其中，雷达探测精度，如果考虑装备参数㊁技术体制和电磁环境的综合影响，模型十分复杂，很难保证解析结果㊂可直接使用几种典型随机分布模型描述雷达探测精度，如正态分布㊁对数正态分布㊁指数分布㊁常数分布㊁均匀分布等，由用户选择和配置参数㊂雷达威力范围和抗干扰能力，可通过干扰条件下的雷达作用距离来描述，这是任务级仿真雷达系统建模的主要内容㊂２ ３㊀雷达电磁环境建模要素从雷达作战流程来看，与电磁环境紧密相关的环节为目标探测和目标攻击，雷达类型主要有早期预警雷达㊁防空警戒雷达㊁空中预警雷达㊁机载火控雷达㊁雷达导引头等㊂为使上述装备作战效能降到最低，敌我双方展开激烈的电子对抗活动㊂电子对抗装备分为三类：电子支援措施ＥＳＭ㊁电子干扰ＥＣＭ和电子对抗反措施ＥＣＣＭ㊂ＥＳＭ主要目的是战术侦测，即获取敌方电子装备的战术情报，主要指敌方电磁辐射源信息及分布情况，用于支持自卫干扰和支援干扰等战术行动㊂ＥＳＭ典型装备包括雷达告警㊁红外告警㊁激光告警㊁电子支援㊁通信支援等㊂ＥＣＭ主要目的是最大程度降低敌方电子装备的作战能力，作战对象包括搜索雷达㊁跟踪雷达㊁红外探测系统㊁激光探测系统和通信系统等㊂ＥＣＭ典型手段包括噪声干扰㊁欺骗干扰㊁箔条干扰㊁投掷式诱饵㊁通信干扰㊁红外干扰㊁激光干扰㊁卫星导航干扰㊁外形隐身等㊂ＥＣＣＭ目的是尽可能降低或消除敌方有意实施的电子干扰，典型系统包括搜索雷达反干扰㊁跟踪雷达反干扰㊁红外反干扰和通信反干扰等㊂频繁的电子对抗活动作用于环境，导致电磁环境十分复杂，反过来影响处于复杂环境中的武器装备㊂根据作战力量编组构成㊁装备之间的对抗关系和装备与环境之间的交互关系，影响雷达作用距离的电磁环境要素可分为三类：雷达干扰㊁传播损耗和目标特性，数学模型由雷达方程和干扰方程描述，要素分析见表２㊂压制干扰和欺骗干扰是构成战场复杂电磁环境的主要因素，需要对各种干扰辐射样式重点建模㊂压制干扰包括瞄准干扰㊁阻塞干扰㊁多频干扰㊁扫频干扰㊁箔条走廊等，欺骗干扰包括距离欺骗㊁速度欺骗㊁角度欺. All Rights Reserved.７２㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷表２㊀雷达电磁环境建模要素分析电磁环境要素重要性模拟方法模型粒度雷达干扰人为干扰压制干扰重要模型时㊁空㊁频㊁能欺骗干扰重要模型时㊁空㊁能民用干扰一般数据库空㊁能杂波地杂波中等模型空㊁频㊁能海杂波中等模型空㊁频㊁能气象杂波一般模型空㊁频㊁能环境噪声重要参数能传播损耗自由传输损耗中等公式空㊁频㊁能大气吸收损耗中等数据库空㊁频㊁能多径传输损耗一般模型空㊁频㊁能地物绕射损耗一般模型空㊁频㊁能目标特性目标雷达截面积重要数据库空㊁频㊁极化目标起伏特性中等模型㊀骗㊁箔条弹㊁多假目标㊁诱饵等㊂在任务级仿真中，应根据作战力量编组的武器装备和作战想定针对性建模和采集数据，通过干扰方程反映干扰样式㊁干扰距离㊁干扰强度等对目标雷达探测跟踪性能的影响㊂因此，干扰信号的模型粒度需要涉及时间㊁空间㊁频率㊁能量等特性㊂欺骗干扰一般可假设频率㊁波形与目标信号相同，因此，只需要对干扰时间㊁空间㊁能量特性建模㊂民用干扰与战场态势无关，且非主要影响因素，可建立基础数据库供调用㊂地杂波和海杂波对地面雷达和机载下视雷达影响较大，可根据实际精度需求和条件建设能力适当建模㊂任务级仿真中，建议采用杂波关系模型，通过描述由实验数据拟合σ０与俯仰角㊁极化㊁频率㊁环境参数等物理量的依赖关系进行建模㊂如有气象条件，也可对气象杂波建模，但均不应过于复杂㊂环境噪声与频段和空间位置有关，由经验数据描述，不需要建模㊂传播损耗中自由传输损耗和大气吸收损耗为主要因素，自由传输损耗指自由空间传播能量损耗，仅与距离和频率有关，可公式计算；大气吸收损耗对于传播距离较远或信号载频较高的情况影响较大，可通过建立大气吸收损耗数据库，使用插值方法计算以电磁波频率㊁路径角度㊁传播距离为变量的损耗值㊂如ＥＡＤＳＩＭ采用的ＡＬＡＲＭ３．０（ＡｄｖａｎｃｅｄＬｏｗＡｌｔｉｔｕｄｅＲａ⁃ｄａｒＭｏｄｅｌ，先进低海拔雷达模型）中的ＡＴＴＥＮ模型㊂多径传输损耗和地物绕射损耗在超短波和微波频段，主要考虑地表反射引起的多路径效应㊁地表绕射损耗和刃峰绕射损耗，可根据实际条件适当建模，针对任务级仿真应用特点，建议选择大尺度确定性模型，如ＦｒｅｅＳｐａｃｅ㊁ＳＥＫＥ㊁ＴＩＲＥＭ㊁Ｌｏｎｇｌｅｙ⁃Ｒｉｃｅ㊁Ｄｕｒｋｉｎ等㊂目标ＲＣＳ是计算回波功率的重要参数，在精度要求不高，缺乏数据来源的情况下，可使用平均值表示，但还应尽量考虑频段㊁极化㊁角度等因素影响，建立相对合理的数据库㊂在条件允许的情况下，还可考虑对其起伏特性适当建模㊂典型起伏目标特性统计模型有χ２分布模型㊁Ｓｗｅｒｌｉｎｇ模型㊁莱斯分布模型和对数正态分布模型等㊂３㊀复杂电磁环境仿真模型体系３ １㊀模型体系结构为支撑任务装备体系评估验证，除上述电磁环境建模要素外，还需要构建装备作战效能㊁电磁空间态势和基础支撑等相关模型，共同模拟复杂电磁环境对武器装备作战效能的影响㊂模型体系涵盖电磁环境信号生成㊁电波传播㊁信号检测㊁态势分析等环节，如图２㊂基础电磁环境，负责模拟以电子战装备为主要辐射源的战场复杂电磁环境，包括干扰辐射控制㊁电磁传播计算㊁地海杂波计算三个部分，涉及信号侦察㊁干扰引导㊁干扰发射㊁电波传播㊁目标特性㊁地海杂波等６类模型；干扰辐射控制决定干扰信号的时域㊁空域㊁频域和能域特性㊂时域由开关机模型控制㊂空域控制包括天线扫描和波束分配模拟㊂频域控制指信号频率控制模型，需要对频率控制规律进行建模，或对其抗干扰效果直接建模；能域控制包括天线方向图和功率分配㊂电子干扰装备的信号辐射控制与战场实时情报有关，选定某目标进行干扰前，需要目标情报支持㊂因此，需要模拟信号侦察和干扰引导㊂信号侦察用于模拟ＥＳＭ和ＲＷＲ对目标雷达信号的接收计算和参数获取；干扰引导用于根据信号侦察结果㊁目标优先级㊁重点区域等，引导干扰机生成干扰方式和干扰样式㊂在此基础上，雷达干扰机进行时域㊁空域㊁频域和能域的干扰资源分配模拟㊂. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真７３㊀图２㊀任务级仿真复杂电磁环境模型体系框架装备作战效能，负责计算复杂电磁环境下武器装备作战效能及其对任务效能的影响，包括信号辐射控制㊁信号接收检测㊁作战效能计算三个部分，涵盖信号控制㊁探测发射㊁接收检测㊁抗干扰处理㊁装备效能指标㊁任务效能指标等６类模型；雷达辐射控制与干扰辐射控制在时空频能域的建模要素大体相同，但除天线方向图外，其他模型一般不能通用㊂信号检测的基本模型是信噪比功率级模型，基本要素是目标信号和系统噪声，还需要考虑人为干扰㊁传播损耗㊁杂波干扰和抗干扰体制等影响㊂目标检出可考虑确定性和概率性两种方法，前者使用信噪比门限判断，后者结合虚警概率，计算发现概率，通过随机抽样判断㊂作战效能计算分为装备作战效能和作战任务效能两个层面指标，需要根据实验目的具体设计㊂电磁空间态势，负责度量和展现武器装备的局部电磁态势和电子对抗关系，支撑装备效能和任务效能分析与评估，主要包括局部电磁态势㊁电子对抗态势和电磁态势展现三个方面，属于扩展模型部分㊂局部电磁态势描述指定武器装备在任意时间点所面临的电磁态势，包括所有干扰的来源㊁类型㊁效果㊁概率等属性，为装备作战效能分析和评估提供基础和依据；电子对抗态势指某一时间点或时间段用频装备之间㊁战术子网之间的电子对抗态势，为任务效能分析和评估提供基础和依据；电磁态势展现指对电磁域战场态势进行可视化描述，辅助实验分析㊂电磁空间态势模型是根据任务级仿真实验一般需求提出的，是否需要支持更多的态势分析功能需要根据具体实验任务而定㊂另外，上述模型需要地形㊁大气㊁海况等环境模型，及任务规划㊁战场规则等其他基础模型支撑㊂３ ２㊀模型交互关系各模型要素之间的关系如图３㊂用频装备和电子干扰设备构成战场电磁环境的主要辐射源，其中，电子干扰需要信号侦察模型和干扰引导模型支撑㊂电磁传播计算模型根据辐射源辐射的信号，生成接收天线所处电磁环境㊂接收机经过信号检测，一方面计算典型装备和作战任务的电磁环境效应；另一方面可作为电磁态势描述和展现的输入㊂另外，信号接收检测需要考虑接收机的抗干扰能力和目标特性㊂通过干扰和抗干扰博弈条件下的信号检测计算，确定受到的电磁环境影响，计算装备作战效能和作战任务效能㊂图３㊀任务级仿真复杂电磁环境模型要素交互关系. All Rights Reserved.７４㊀李金梁，等：面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模第４０卷㊀㊀需要指出，接收天线所处的电磁环境，不仅包括敌方电子干扰㊁地海杂波㊁地物回波，还可能包括不同类型装备频谱重叠的电磁信号，甚至是己方电磁信号等㊂电磁传播计算模型除进行各种传播损耗计算，还需要根据战场上接收机时空频等特性，过滤所有战场辐射源信号，对其可能产生影响的信号进行合成计算，输出局部电磁信号环境㊂合成计算有两种方式：功率叠加和场强合成㊂功率叠加方式直接将接收机前段各种干扰信号功率相加，忽略各信号之间的相位差别㊂功率叠加方式是目前绝大多数体系级分析论证仿真系统采取的方法，计算效率高；场强合成方式先根据接收机前段各干扰信号场强和相位计算总电场强度，再由合成电场求出接收功率㊂由于战场上各干扰信号之间一般不相关，场强合成方式与功率叠加方式结果近似等价㊂考虑到体系作战仿真系统超实时仿真需求，建议采用功率叠加方式㊂４㊀结束语本文初步探讨了面向装备论证的任务级仿真复杂电磁环境建模问题，以雷达对抗为例，提出相应的建模要素㊁模型方法㊁模型体系和交互关系㊂研究结论已应用于相关仿真系统设计和建设，初步表明了其科学性和合理性㊂本文希望在任务级仿真复杂电磁环境 仿什么，怎么仿 的问题研究上提供一点借鉴和参考，但限于篇幅和笔者水平，更多工程问题尚未涉及，例如：大尺度场景辐射传播效应模拟㊁大规模实体电磁辐射影响交互模拟㊁电磁环境模拟运算与作战效能仿真同步同效等，需要根据系统建设实际逐一研究解决㊂参考文献：［１］㊀李修和，等．战场电磁环境建模与仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１４．［２］㊀管清波，等．战场环境的抽象化模型设计与仿真［Ｊ］．系统仿真技术，２００９，５（４）：１１９⁃２２５．［３］㊀ＡｎｄｒｅａｓＴｏｌｋ．作战建模与分布式仿真的工程原理［Ｍ］．郭齐胜等译，北京：国防工业出版社，２０１６．［４］㊀王国玉，等．雷达电子战系统数学仿真与评估［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４．［５］㊀ＦｉｌｉｐｐｏＮｅｒｉ．电子防御系统概论［Ｍ］．第２版．北京：电子工业出版社，２０１４．［６］㊀聂皞，等．电子信息系统复杂电磁环境效应［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１３．［７］㊀周倜．海战场电磁态势生成若干关键技术研究［Ｄ］．哈尔滨工程大学，２０１３．. All Rights Reserved.。
复杂系统建模与仿真研究
复杂系统建模与仿真研究复杂系统是由许多相互作用的基本组件构成的，它们之间的关系构成了系统的结构和行为。
复杂系统的诞生源自于各种领域中需要处理的大量数据和信息，如交通管理、金融风险管理和生命科学等。
复杂系统在研究中的应用越来越广泛，得益于计算机科学技术和仿真技术的发展。
复杂系统建模与仿真方法为研究人员提供了应对复杂系统挑战的有效手段。
建模是指通过建立数学模型来描述复杂系统，以便于理解和控制系统的行为。
在复杂系统建模中，模型应该具有足够的准确性和适应性，以预测或模拟系统的性能。
复杂系统的建模是一个需要综合多个学科知识的过程。
需要对物理学、计算机科学、生物学等学科中的概念和技术进行综合应用。
这样才能更好地理解复杂系统的本质。
对于复杂系统建模，存在两种主要的方法：基于系统分析和基于统计学的方法。
基于系统分析的方法旨在识别和表达复杂系统的主要组成部分和相互作用。
而基于统计学的方法则是通过数据分析来发现系统中的规律和规律。
除了建立数学模型外，仿真技术也是处理复杂系统的研究中的重要手段。
仿真是一种通过计算机程序模拟系统行为的方法，旨在探索系统的性能和行为，寻找优化或改进系统的方法。
仿真技术最近得到了快速发展，为研究人员提供了一种便捷而高效的方式处理复杂系统，特别是对于模拟大型系统来说更是如此。
使用仿真技术和建模方法，可以更好地理解系统的运作方式和排除故障。
它们具有潜在的商业和行业应用评估和推断模拟。
如今，人们对于复杂系统的需求不断增长，驱动着建模和仿真技术的进一步发展。
同时，越来越多的系统需要针对客户需求进行个性化或定制化的开发。
这就需要更加复杂化的建模和仿真技术。
下一步发展建模和仿真技术的方向应该是在更大规模、更高实用性和更直观的能力基础上，加强系统化，提升可重复性和不确定性，为复杂系统建模和仿真应用的深度研究提供良好基础。
总之，复杂系统建模与仿真是为我们研究复杂系统提供良性工具的重要研究领域。
未来的研究将通过充分发展和应用这些方法和技术，更好地管理我们所处理的复杂系统。
复杂系统建模及其仿真技术研究
复杂系统建模及其仿真技术研究随着现代科学技术的发展，各种复杂系统的建模及仿真技术越来越成为关注的热点问题。
复杂系统建模及其仿真技术是一门非常综合的学科，涉及到多学科领域的知识，包括数学、物理、计算机科学、控制科学、生物学、化学、社会科学等多个学科。
本文旨在介绍复杂系统建模及其仿真技术的相关知识，为读者进一步了解该领域提供一些参考资料。
一、概述复杂系统是由大量互相联系的部件、趋向于混沌的动态、非线性和反馈过程所组成的系统。
复杂系统的特点是非线性、随机、多参数、多尺度、多标度和强耦合。
复杂系统的建模是对复杂系统进行信息获取、规律归纳、关系建立和过程抽象的过程。
复杂系统的仿真是通过计算机模拟技术对系统进行数值计算并对计算结果进行分析的过程。
复杂系统建模及其仿真技术的应用非常广泛，如生态系统模拟、交通系统控制、金融市场分析、气象预测、生物医学工程、能源系统优化等。
二、复杂系统建模方法复杂系统的建模方法是指将复杂系统抽象成一个简化的数学模型，以便进行仿真、分析和预测。
主要的建模方法包括：1. 动力学方法动力学方法是一种基于物理逻辑的建模方法，主要应用于连续时间系统的建模和仿真。
该方法采用微分方程或差分方程来描述系统的动力学特征，以便进行系统状态的预测、优化和控制。
动力学方法常用于研究工程、环境、地球和生命等复杂系统。
2. 代理模型方法代理模型方法是一种基于机器学习算法的建模方法，主要应用于离散时间系统的建模和仿真。
该方法通过训练模型来学习系统的行为规律，然后使用模型对系统进行仿真和优化。
代理模型方法常用于研究交通、金融、人类行为等复杂系统。
3. 系统动态建模方法系统动态建模方法是一种结构动态特性分析技术，主要用于描述系统在运行过程中的动态变化与相互作用关系，采用状态转移矩阵、决策树以及其他描述类结构方式进行描述，能够将连续模型、离散模型以及混合模型的要素进行混合，提供了一个强大而灵活的建模方法。
三、复杂系统仿真技术复杂系统仿真技术是指利用计算机模拟技术对复杂系统的动态行为进行预测、评估和优化的过程，仿真技术主要包括：1. Agent-based仿真技术基于智能体模型的仿真技术，是一种模拟复杂系统的方法，该方法使用Agent表示系统内的各种元素或组件，并使用多种技术建立代表各种元素之间关系的模型，可以对系统进行仿真和优化分析。
【先进作战管理系统】架构和数据：测试和建模——建模与仿真（MS）——校核、验证与确认（VVA）
【先进作战管理系统】架构和数据：测试和建模——建模与仿真（MS）——校核、验证与确认（VVA）
建模是产生系统结构和工作的表示过程；仿真是系统模型的操作。
总而言之，建模与仿真(M&S)是系统工程中用于为决策提供信息的工具。
校核、验证与确认(VV&A)指的是三个相互关联但独特的过程，它们收集和评估证据，以确定模型或仿真的能力、准确性、正确性和可用性是否足以支持其预期用途。
与MBSE、M&S和VV&A一起，M&S和VV&A为交易空间分析提供选项，以便为设计决策提供信息，并在系统开发期间量化性能。
当测试和评估叠加在一起时，M&S 和VV&A使系统工程师有机会自信地评估设计实施是否按照预期执行。
为了支持这些进程，DAF在莱特-帕特森空军基地空军生命周期管理中心的架构和集成局建立了通用模拟训练环境(CSTE)。
CSTE的作用是创造一个协作环境，在这个环境中，培训系统和模拟器可能更好地与支持操作员和战士联系起来。
此外，DAF正在努力标准化培训平台要求，在2016年制定模拟器通用体系架构要求和标准(SCARS)，实施模块化开放系统体系架构(MOSA)方法和一套DAF模拟器通用标准。
这些活动的目的是持续快速更新技术，同时支持ABMS和JADC2。
abms的名词解释
abms的名词解释ABMS（Agent-Based Modelling and Simulation）是一种基于智能体的建模和仿真方法。
它是一种模拟社会或自然系统中个体行为和交互的技术。
ABMS的成功应用可以追溯到二十世纪七八十年代的计算机科学和人工智能领域，随着计算能力的提高和软件工具的发展，ABMS在近年来得到了广泛应用和研究。
在传统的建模和仿真方法中，通常通过数学方程式来表示和描述系统的行为和动态。
然而，这种方法往往忽略了系统中个体之间的相互作用和反馈机制，从而限制了对复杂系统的理解和预测能力。
ABMS正是为了解决这一问题而产生的一种新型建模和仿真方法。
ABMS的核心思想是将系统看作由个体智能体组成的集合，每个智能体都具有自己的特征、状态和行为规则。
这些智能体可以通过感知环境、与其他智能体进行交互以及根据预定的规则进行决策来模拟真实世界。
ABMS能够模拟多种复杂系统，如城市交通、社会网络、生态系统、金融市场等。
通过对智能体的建模，ABMS可以更好地理解系统中个体的行为模式、相互作用和决策过程，从而推断整个系统的行为和演变。
ABMS的应用领域非常广泛。
在城市规划中，ABMS可以用于模拟交通流量，优化交通信号控制，减少交通拥堵；在社会科学中，ABMS可以用于研究社会网络、群体行为和意见传播等问题；在生物学和生态学领域，ABMS可以用于模拟生物进化、种群动态和生态系统的演变。
与传统建模方法相比，ABMS具有以下几个优点：1. 能够模拟复杂系统的多样性和异质性。
由于ABMS关注个体智能体的行为规则和决策过程，它可以更好地模拟和理解现实世界中的多样性和异质性。
2. 能够模拟系统的动态演变和反馈机制。
ABMS通过模拟个体之间的相互作用和决策过程，可以捕捉系统演变的动态性以及反馈机制的作用。
3. 能够进行实验和预测。
ABMS可以对系统进行实验和敏感性分析，通过调整智能体的行为规则和参数，并观察系统的响应来推测系统的未来行为。
军事仿真系统的设计与实现
军事仿真系统的设计与实现军事仿真系统是一种用计算机技术来模拟军事战斗过程的系统，这种系统可以帮助军队进行战争游戏，模拟实际作战情况，以提高军队战斗力。
但是，军事仿真系统的设计与实现不是一件容易的事情，需要专业的人员和技术支持。
在这篇文章中，我们将探讨军事仿真系统的设计与实现。
一、军事仿真系统的需求分析在设计军事仿真系统时，首先需要进行需求分析，根据用户的需求确定系统的功能与性能要求。
需要考虑的因素包括用户的角色、操作方式、模拟场景、仿真过程等。
同时要对系统的数据需求进行分析，了解数据的类型、来源、处理过程等。
二、军事仿真系统的架构设计军事仿真系统的架构设计是建立在需求分析的基础上的，要考虑到系统的扩展性、可维护性、可靠性等因素。
其中，系统的数据模型、交互界面、仿真引擎等是重点设计的部分。
1.数据模型数据模型是军事仿真系统的核心，它描述了仿真过程中涉及到的各种数据，包括兵种、武器、装备、地形、环境等。
数据模型需要精确地反映实际情况，以保证仿真的准确性。
2.交互界面交互界面是用户与系统的接口，需要设计合理的操作方式，方便用户进行操作。
同时，交互界面的设计也要考虑到系统的可用性和易用性。
3.仿真引擎仿真引擎是军事仿真系统的核心组成部分，它负责仿真过程的计算和模拟。
仿真引擎需要包括各种计算模型，如物理模型、战术模型等。
三、军事仿真系统的开发与实现在军事仿真系统的开发与实现过程中，需要用到许多技术，包括软件开发技术、计算机图形学技术、网络通信技术等。
其中，软件开发技术是军事仿真系统开发的基础，它包括需求分析、系统设计、编程实现等过程。
计算机图形学技术则负责系统的图形显示与绘制。
网络通信技术则解决了多人联合作战中的通信问题。
四、军事仿真系统的应用与发展军事仿真系统的应用越来越广泛，除用于军事训练外，还广泛应用于电子竞技、虚拟现实等领域。
随着技术的不断进步，军事仿真系统也在不断发展，应用范围越来越广泛，仿真效果也越来越真实。
系统工程｜复杂系统研发中基于模型的系统工程方法论
系统工程｜复杂系统研发中基于模型的系统工程方法论1、引言挑战系统开发的复杂性推高了航空航天的开发成本和周期，传统的研制流程存在以下问题：1）基于文档设计，容易产生二义性；2）各设计阶段的设计结果割裂；3）缺陷大多在后期发现，发现和修复成本高；4）试验滞后于设计，试验效率较低，试验结果离散；5）后期发现问题后优化和改进空间少。
国内首次研制大涵道比商用航空发动机面临巨大的风险与挑战，主要体现在研发难度大、研制周期长、极高的安全性要求。
解决问题方向随着信息技术飞速发展，基于模型的系统工程便应运而生。
利用基于模型的系统工程方法（Model based Systems Engineering，MBSE）在开发的早期阶段，就通过模型逐步定义需求和功能，设计系统架构及进行相应的验证工作，并将这些模型统一存储在模型库中。
作为系统工程领域一种新兴的方法，基于模型的系统工程由于诸多明显优势的存在，正成为复杂系统设计的基础。
2、基于模型的系统工程方法论介绍INCOSE的《MBSE方法论调查Survey on MBSE Methodologies》中关于“方法论Methodology”的定义包括“PMTE”四个元素，分别是：过程Process、方法Method、工具Tool、环境Environment。
图1 MBSE落地基本要素[1]根据“PMTE”，方法论可以提供解决某项问题的完整方案框架，落实到某项具体的复杂系统设计问题上，MBSE作为解决复杂系统设计的完整方案框架，也必须提供过程Process、方法Method、工具Tool，并明确这些元素可以有效开展和使用的环境。
通常基于模型的系统工程（MBSE）方法论封装了建模语言、建模过程、建模工具，下面介绍工程中常用的MBSE方法论。
面向对象的系统工程方法（OOSEM）OOSEM起源于90年代开始的洛马公司的软件供应商联盟，2000年INCOSE建立OOSEM工作小组；OOSEM是一种将面向对象的分析技术和系统工程理论基础充分结合的一种自顶向下的场景驱动的MBSE方法论。
面向武器装备系统的建模与仿真技术研究
面向武器装备系统的建模与仿真技术研究随着科技的不断进步和人类社会的不断发展，现代武器装备系统也越来越复杂，对其的研究和发展成为了现代军事建设的必要条件。
然而，为了更好地研究和理解这些复杂的武器装备系统，需要一种高效精确的手段来对其进行建模和仿真。
本文将探讨面向武器装备系统的建模与仿真技术研究，介绍现代武器装备系统的特点，以及建模和仿真技术在武器装备系统中的应用。
一、现代武器装备系统的特点现代武器装备系统具有以下几个特点：1. 复杂性：现代武器装备系统通常由多个子系统、多个模块组成，而这些子系统和模块之间通常相互关联。
这种复杂性导致了系统的设计、开发和测试难度大，因此需要利用建模和仿真技术来简化这种复杂性。
2. 动态性：武器装备系统通常是动态的，包含了随时间变化的状态。
这些状态可能由外部环境的变化、系统内部的交互和其他因素导致。
因此需要使用建模和仿真技术来预测和管理这种状态。
3. 安全性：武器装备系统涉及到军事力量和国家安全，在使用和部署期间需要保证安全性。
这不仅包括硬件安全性、软件安全性，还包括数据安全性和通信安全性等方面。
因此需要建立可靠的仿真模型和系统。
4. 隐私性：武器装备系统通常具有一定的隐私性，包括技术、信息和数据方面的机密性。
因此需要建立隔离保密的仿真环境，保证技术和信息的安全。
二、建模和仿真技术在武器装备系统中的应用建模和仿真技术在武器装备系统中的应用主要包括以下几个方面：1. 设计和开发阶段的仿真：在武器装备系统的设计和开发阶段，建模和仿真技术可以用来进行系统的建模和分析，以评估系统的性能、可靠性和安全性等。
通过建立仿真模型，可以预测系统在不同条件下的行为和运行情况，为系统的优化和改进提供参考。
2. 测试和验证阶段的仿真：在武器装备系统的测试和验证阶段，建模和仿真技术可以用来进行系统的测试和验证，以评估系统的性能、可靠性和安全性等。
通过建立仿真模型，可以模拟系统的行为和运行情况，比较仿真结果和实际测试结果，以验证系统的正确性和完整性。
工程级与交战级联合建模与仿真关键技术研究
工程级与交战级联合建模与仿真关键技术研究高层体系结构HLA(High Level Architecture)于2000年9月被定为国际分布仿真通用标准IEEE1516，极大地促进了仿真应用的重用和互操作。
但是基于“任何单个模型或仿真系统都无法满足所有需求”这一基本共识，HLA仅规定和实现仿真重用与互操作的最小定义集合——其本质是一个分布式仿真互连、互操作协议。
特定领域的仿真应用，如作战仿真内部M&S体系结构标准(相对于互连、互操作协议，如DIS、HLA等)，仍需进一步定义和实现，以促进该领域仿真模型的重用和互操作。
另一方面，电子战是目前国防领域关注的重点问题，准确预估武器系统在复杂电磁环境下的作战效能，对于我军武器装备的论证与发展具有重要的现实意义和战略意义。
针对我军各部门独立开发和维护仿真系统，缺乏通用的电子战M&S体系结构标准及一体化仿真支撑环境的现状，论文借鉴美军联合建模与仿真系统JMASS的先进思想和原理，参与设计开发了我军首个工程级与交战级M&S体系结构标准——联合建模与仿真环境JMASE(Jonit Modeling andSimulation Environment)。
JMASE不是一个仿真应用，而是一系列标准、协议、接口、服务和工具的集合，用于支持工程级和交战级仿真模型开发、组装、配置、执行与分析全过程的一体化和标准化。
论文以某武器系统演示验证项目为实际工程应用背景，就面向对象的模块化插件式软件体系结构、工程级与交战级仿真应用与基于HLA的任务级／战役级仿真系统互连、公共仿真服务体系暨交战级仿真时空环境一致性以及基于JMASE的雷达电子战建模方法等关键技术展开理论研究和工程实践。
(1)在充分考虑模型可维护性、可重用性和可移植性的基础上，参与设计实现了国内首个面向对象的模块化可插拔软件体系结构，支持M&S分布式开发策略；参与设计实现了JMASE-HLA互连框架，使基于JMASE的工程级与交战级仿真应用具备与基于HLA 的更高层次仿真系统进行交互的能力，为构建高逼真度、多分辨率先进分布式仿真系统提供了有力的技术支撑。
军事仿真模拟技术研究及应用
军事仿真模拟技术研究及应用一、引言军事仿真模拟技术是现代军事领域中不可或缺的重要环节，它是一种利用计算机技术对现实中的军事行动过程进行模拟的方法，是一种非常实用的技术手段。
二、军事仿真模拟技术简介1. 概念军事仿真模拟技术是指通过计算机模拟、分析、演练等手段，对现实中的军事行动过程进行模拟，以检验各种作战方案的优劣性，研究作战战术、指挥流程和成果预测等问题的一种技术方法。
2. 分类按照应用领域的不同，军事仿真模拟技术可以分为陆军作战仿真、海军作战仿真、空军作战仿真、炮兵作战仿真、战略、战役、战斗仿真等多个方向。
3. 作用军事仿真模拟技术可以有效地检验各种作战方案的优劣性，研究作战战术、指挥流程和成果预测等问题，能够提高作战决策质量，降低决策风险。
三、军事仿真模拟技术研究现状目前国内外的军事仿真模拟技术研究都处于不断深入的状态，技术也不断更新和发展。
主要表现在：1. 软件开发技术的不断提升随着科学技术的发展，计算机技术也得到了飞速的发展，为军事仿真模拟技术的发展提供了有力的支撑。
软件开发技术的不断提升，也为军事仿真模拟技术的研究和开发提供了有力的保证。
2. 数据库技术和人工智能技术的应用军事仿真模拟技术需要大量的数据和模型，数据库技术可以有效地管理和分析这些数据，提高军事仿真模拟的精度和效率。
人工智能技术的应用，可以使仿真模拟更加智能化、自主化，提高仿真模拟结果的准确性和可靠性。
四、军事仿真模拟技术应用案例1. 航空作战仿真航空作战仿真是军事仿真模拟技术的一个重要应用领域。
通过对现实中的空战行动过程进行模拟，可以有效地检验各种作战方案的优劣性，研究作战战术、指挥流程和成果预测等问题，进一步加强了空中力量的运用和作战效果。
2. 船舶仿真船舶仿真是在实际建造和试验之前对船舶在不同水域、不同情况下进行各种模拟试验的过程。
通过船舶仿真技术可以评估各种方案的在实际运行情况下的效果，并且在设计中可以优化船舶性能。
作战仿真技术综述
使命空间功能描述 Function Description of Mission Space FDMS 模型 2001 年之前被称作使命空间概念模 型 Conceptual Model of Mission Space CMMS 是与仿真 具体实现无关的真实世界中构成军事使命 行动和任务的实 体 过程 环境因素 相互关系和交互的功能描述 它是建 模人员与军事领域专家沟通的桥梁 是建立一致和权威的建 模与仿真描述的公共起点 FDMS 的高层目标包括 1 为 仿真开发者系统地获取被仿真的使命 mission 和任务
2 联合作战系统 Joint Warfare System JWARS 的 FDMS JWARS 是美军方设计并开发的最先进的构造仿 真系统 它以联合条令为依据描述联合活动 过程和军事行 动 它可以描述未来的战争 可以辅助概念开发 军事力量 分析和活动过程分析等 它的主要研究领域包括计划 执行 和评估应用 系统效能和折中分析 概念与条令的开发和评 估等 JWARS 1.1 版本已于 2000 年 1 月份分布 JWARS 的 概念模型被称为 JMSM JWARS Mission Space Model JMSM JMSM 被划分为 6 个使命域 它们是 移动和机 动 ISR Intelligence Surveillance and Reconnaissance 开 火 支 持 C4 command, control, communications, and computers 及防护
HUANG Ke-di, LIU Bao-hong, HUANG Jian, CAO Xing-ping, YIN Quan-jun, GUO Gang, ZHANG Qi, ZHANG Chuan-fu, LIU Yun-sheng
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2008年12月第22卷第6期装甲兵工程学院学报Journal of Academy of A r mored Force Engineering Dec .2008Vol .22No .6 文章编号:167221497(2008)0620033206复杂战争系统建模与仿真需求及AB M S 方法李 雄 高世峰 崔巅博 董志明(装甲兵工程学院装备指挥与管理系,北京100072)摘 要:复杂战争系统与一般的物理系统相比,建模与仿真条件、要求与过程有着明显差异。
在论述战争系统及其复杂性的基础上,分析了复杂战争系统一般的建模与仿真方法及存在的问题,重点分析研究了基于Agent 的建模与仿真(ABMS )方法。
将ABMS 方法应用于信息化战场多传感器仿真演示,验证了其对复杂战争系统建模与仿真的可行性与有效性。
关键词:多Agent 系统;基于Agent 的建模与仿真(ABMS );复杂战争系统中图分类号:N945112;N945113 文献标志码:AM odeli n g and S i m ul a ti on Requ i re m en ts and AB M S M ethod ofCo m plex W arfare SystemL I Xi ong G AO Shi 2feng CU ID ian 2bo DONG Zhi 2m ing(Depart m ent of Equi pment Command and Adm inistrati on,Academy of A r mored Force Engineering,Beijing 100072,China )Abstract:There are such obvi ous differences in the conditi on,de mand and p r ocess of modeling and si m u 2lati on bet w een comp lex warfare syste m and general physical syste m.This paper discusses the warfare sys 2te m and its comp lexity,analyzes conventi onal modeling and si m ulati on methods and their shortcom ings,and puts e mphasis on agent 2based modeling and si m ulati on (ABMS )method .The feasibility and availa 2bility of ABMS f or comp lex warfare syste m modeling and si m ulati on is validated by app lying it t o multi p le sens ors si m ulati on de monstrati on on inf or mati on battlefield .Key words:multi 2agent syste m;agent 2based modeling and si m ulati on (ABMS );comp lex warfare syste m收稿日期:2008209210基金项目:军队科研计划项目作者简介:李 雄(1975-),男,湖南湘阴人,副教授,博士. 复杂系统是人类社会活动(包括军事行动)的主要组织形式。
为了更好地反映信息化战争行动的特点,要求用“战争模拟”取代“作战模拟”,用“复杂战争系统”取代“作战系统”,通过采用适用的方法对复杂战争系统进行建模与仿真[1-3],构建面向信息化时代的战争模拟体系,从而突破“从战争中学习战争”的传统方式束缚,实现“从未来中学习战争”。
1 战争系统及其复杂性复杂系统是指由相互交互主体(或者是进程、元素)组成的网络,其中所有单个主体的活动使系统具备了动态、聚合的行为。
由此,复杂系统往往表现出2个最基本的属性与机制:聚合性(Aggrega 2ti on )与非线性(Non 2linearity )。
就指挥控制而言,未来战场要求一体化的传感器网络为指挥机构和武器平台提供前所未有的空间感知,各级指挥员乃至基层作战单元由此可看到通用的、与战场相关的电子动态画面,从而可实时掌握敌军、自己和友军在战场中的准确位置,驱散战场“迷雾”,使指挥员能更及时、更准确地定下决心。
部队战斗力的总和,不再是各个作战单元的简单相加。
装甲兵工程学院学报第22卷 就体系结构而言,未来信息化战场,是一种武器装备体系横向一体、分布交互的网络结构。
复杂战争系统作战行动,是基于一体化战场系统,实现情报互通、信息共享、密切协同、快速反应和精确打击之目的的过程。
以陆军战术部队未来实施信息作战为例,以多传感器信息为输入的信息化战场指挥控制过程如图1所示。
利用全方位、多手段的战场传感器系统,探测与搜集战场目标和态势的各种信息,对这些信息进行判读、分析、综合、传输、分发和管理后,制定作战指挥控制计划(包括指挥控制目标、指挥控制方案和指挥控制准则);然后,依据指挥控制计划,运用各种通信手段下达命令,实施对目标的精确打击;最后,对战场态势信息实现有效的偏差分析和决策追踪,修正火力打击计划和方案,组织武器系统对需要进一步毁伤的敌目标实施定点打击。
图1 以多传感器信息为输入的信息化战场指挥控制过程信息化战场作战过程,体现了侦察手段多样化、作战指挥实时化、火力打击精确化和武器系统综合化等特点,通过信息搜集、处理、传递和利用的流程,使部队能够实时地感知态势、透视战场,快速地全程决策、锁定目标,高效地组织协调、精确打击,从而实现“传感器—控制器—武器”一体化作战的效果。
这种一体化作战系统,包括信息搜集、传输与管理、指挥情报控制、战斗指挥、火力打击、系统管理与控制等功能模块。
其概念模型结构如图2所示。
图2 复杂战争系统概念模型归纳起来,包含指挥员、操纵各种武器的士兵、各种保障人员的战争系统,体现了以下4个点特征。
1)非线性(Non 2linearity )。
作战双方的态势包含大量的非线性交互行为。
比如,指挥控制中的反馈、作战指挥决策过程和作战过程中的不确定性因素;参与兵力的整体作战能力并不是简单的单个参战单位的作战能力之线性和。
2)“涌现”行为(E mergence )。
在作战过程中,作战系统的各个组成部分的相互作用将产生各个组成部分的孤立行为意想不到的作战态势。
3)自适应性(Self 2adap tability )。
为了生存,作战双方必须不断地去适应变化的环境,并不断寻找最佳的适应方法。
4)自组织性(Self 2organizati on )。
表面上看起来似乎“混沌”的局部行为,将产生整体的有序行为。
这些特征与复杂系统基本属性和机制是一致的,说明战争系统本质上是一种动态的、非线性的和自适应的复杂系统。
在这种情况下,若要准确掌握战争系统运行规律和内部诸要素的关系,对战争系统的复杂性行为进行深刻描述,就必须综合动用恰当的系统建模与仿真方法。
2 复杂战争系统建模与仿真的一般方法 当前,各国军队关于复杂战争系统建模与仿真的研究,一般的方法主要有以下几大类。
211 人在环、部分实装在环的分布交互仿真方法采用该方法开发人在环、部分实装在环的实验环境,能够实现战役战术级规模作战的仿真试验。
但这种作战仿真方法,仿真实现成本高、难度大,难以进一步拓展复杂装备体系作战运用仿真功能。
212 以数学方程为基础的建模与仿真方法以数学方程为基础的复杂战争系统建模与仿真方法,如兰彻斯特方程,采用微分方程组来揭示交战过程中双方单位数变化的数量关系,非常直观,应用广泛。
但该方法采用线性外推的方式,缺乏对于“活”的系统成员的描述和研究,无法反映随机性因素的作用和各种因素间的相互影响,而且双方指挥员的经验和部队的训练水平、士气及环境条件等因素体现得不明显。
213 其他方法为了解决系统病态问题,各国军队用于复杂战争系统建模与仿真的研究方法还有以下几种。
43 第6期李 雄等:复杂战争系统建模与仿真需求及AB M S方法21311 参数优化方法基于对复杂战争系统辨识和参数估计理论,实现对复杂战争系统仿真目标函数的最优化。
但参数优化方法的应用是建立在一系列的假设基础之上,在整个战斗过程中某些参数是一个固定不变的常量,而实际上复杂战争系统行为是动态发展演进的。
21312 定性仿真方法建立复杂战争系统概念性模型框架,从一个定性的约束集和一个初始状态出发,通过定性处理,预测复杂战争系统的未来行为。
定性仿真方法不能描述作战的机动过程,而且缺乏对作战过程中的自适应特性的描述。
仅有定性结果,仿真可信度不高,难以满足复杂战争系统细粒度仿真实验的需求。
21313 模糊仿真方法在建立复杂战争系统仿真模型框架的基础上,通过运用模糊数学理论对观测数据进行处理。
但在复杂战争系统建模与仿真中,先验理论特别是对信息化战场装备体系运用及其优化编配、先期概念技术演示验证等方面先验理论往往是不充分的,由此影响模糊仿真方法的应用效果。
21314 系统动力学方法通过军事专家对复杂战争系统发展动力的研究,建立系统的动力学模型,能比较直观、形象地处理某些比较复杂的非线性问题,观测复杂战争系统在外部作用下的变化情况,从而预测复杂战争系统的发展趋势。
但是,系统动态学也有缺乏全面的协调指标体系的“先天不足”,缺乏空间因素的处理功能,难以刻画系统中各要素在空间上的相互作用和相互反馈关系。
214 建模与仿真方法分类尽管这些对复杂战争系统的建模与仿真方法各有差别,但从本质来看,基本上仍属于2大类[2]。
第一类方法是结构级方法,体现朴素物理方法或还原论方法的实质。
它从运行机制上把作为复杂系统的战争系统类比为一般的物理系统,将一般物理系统建模方法应用于复杂战争系统模型框架的构建,其建模与仿真过程如图3所示。
第二类方法是行为级方法,体现归纳推理方法或反还原论方法的实质。
它不考虑作为复杂系统的战争系统与一般的物理系统之间运行机制的相似性,而把仿真目标定位在行为一级,根据仿真实验观测数据构建复杂战争系统的同态模型框架,研究复杂战争系统的发展动向,其建模与仿真图3 复杂战争系统结构级建模与仿真过程过程如图4所示。
图4 复杂战争系统行为级建模与仿真过程就系统描述而言,一般系统往往侧重于系统与模型之间在行为一级等价。
而在复杂战争系统建模与仿真中,低级阶段是建立系统的同态模型,用来演练(再现)机械化战争线式作战行动,预演(预测)信息化战争非线式作战、网络中心战等行动。