第6章 系统建模与仿真的校核、验证及确认

VV&A的基本概念
校核、验证与验收之间有着密切联系。校核为验收系统 提供了依据，验证作为系统有效性评估提供了依据，而系统 性能的好坏是校核与验证都关心的问题。 VV&A的意义： ① VV&A为建模与仿真系统应用目标的可信度评估提供客观依 据，增强了建模与仿真的发起者和用户对应用仿真系统解决 具体的问题的信心。 ② 校核与验证工作可以尽早发现建模与仿真设计开发中存在的 问题和缺陷，帮助设计开发人员采取措施，修改模型设计和 软件开发，避免由于设计和开发过程中的缺陷和错误给仿真 系统带来的损失和风险。
第6章 建模与仿真的校核、验证和确认
6.1 校核、验证及确认概述
6.1.1 校核、验证及确认的基本概念
6.1.2 校核、验证及确认的基本原则 6.1.3 校核、验证及确认的实施过程 6.2 建模与仿真校核、验证的基本方法 6.2.1 建模与仿真的校核与验证技术 6.2.2 模型验证的常用方法
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VV&A的一般原则
⑦ 程度性原则 对建模与仿真的验收，不仅仅是接受或拒绝的二值选择问题； 不能用VV&A的结果武断地判断仿真模型是完全正确的或者 是完全不正确的，而是相对仿真系统的应用目标，判断可接 受的程度。 ⑧ 创造性原则 仿真是一门创造性很强的科学技术，对仿真系统的VV&A需 要评估人员具有足够的洞察力和创造力；
• “仿真系统是正确的，但却没有被接受”；
• “仿真系统是不正确的，但却被接受”； • “仿真系统解决了错误的问题”。
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VV&A的一般原则
⑤ 全局性原则 对仿真系统的组成部分的校核与验证不能保证整个仿真系统 的正确性，整个仿真系统的正确性必须从系统整体出发进行 校核与验证。
⑤ 校核、验证与确认为更好的分析原型提供了潜在的动力。
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VV&A的基本概念
校核与验证工作的主要内容
VV&A中的常用概念： ① 模型测试（model testing） 检验模型中是否存在错误或者不精确、不准确的性质或状况。 通常，通过给定某些数据和案例来判断它的结果是否与实际 系统相吻合。
VV&A既是一门科学，也是一门艺术。
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VV&A的一般原则
⑨ 良好计划和记录原则 仿真系统的VV&A必须有计划地实施，有详细的文档记录，为 后续工作和验收提供必要的信息； 良好的计划应选择对提高仿真系统的正确性和仿真结果的可信 度最有贡献的活动，并优化安排其实施过程，以最大限度地发 现问题，提高仿真系统质量。 ⑩ 分析性原则 仿真系统VV&A不仅要利用系统测试所获得的数据，还要充分 利用系统分析人员的知识和经验，对有关问题进行细致深人的 分析。
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VV&A的基本概念
③ 校核和验证工作为建模与仿真未来的应用提供了良好基础， 可以增加建模与仿真为特定应用目服务的信心。 ④ 校核与验证工作可以及早发现设计开发中的错误，减少因模 型及仿真策略错误造成的损失，并可以为的仿真系统开发提 供重要的数据资料。
此外，VV&A还可以用来评价模型逼真度、仿真系统执行效 率、可维护性、可移植性、可重用性、人机交互等特性，以 确定建模与仿真总体效果的有效性。
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VV&A的基本概念
校核（verification）、验证（validation）与确认（accreditation） 的字面意义非常接近，但在仿真系统它们的含义有所区别。 校核是用来确定仿真系统是否准确地代表了开发者的概念描 述和设计的过程。 校核关心“是否正确地建立模型及仿真系统（building the model right）”的问题，即关心“设计人员是否将问题的陈 述 转化为模型阐述，是否按照仿真系统应用目标和功能需求的 要求正确地设计出仿真系统的模型，仿真软件开发人员是否 按照设计人员提供的仿真模型正确地实现了模型。
成功的校核、验证及确认需要其使用的数据先经过校核、验证 及确认；
VV&A所需要的数据、数据库必须经过校核、验证与确认，证 明其正确性和充分性。
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建模与仿真生命周期中的VV&A （美国国防部）
⑥ 局部性原则
若某仿真模型仅专注于建模与仿真的一个部分，那么评价时 也应该把它局限在该部分；
所有子模型通过测试并不意味着整体模型通过测试；
对子模型的校核与验证不能推断整个仿真模型的可信性，反 之亦然。
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③ 有限目标原则 VV&A的目标应紧紧围绕仿真系统的应用目标和功能需求；
在接受和确认建模和仿真结果之前，必须对问题有系统地阐 述，正确确定建模与仿真所研究问题范围。 ④ 必要不充分原则
VV&A并不能保证仿真系统应用结果的正确性和可接受性； V&A是必要的，但不是充分的，要尽力避免三类错误：
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VV&A的一般原则
⑪ 相对独立性原则 VV&A要求“独立无偏好”，保证评估工作的独立性，防止根 据 开发者的偏好来判断； VV&A要与开发人员相互配合，加深对系统的理解； ⑫ 数据正确性原则
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VV&A的基本概念
验证是从仿真系统应用目的出发，确定仿真系统代表实际系 统的正确程度的过程。 验证关心的是“建立的模型和仿真系统是否正确（building the right model）”，即关心“仿真系统在具体的应用中多大
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建模与仿真生命周期中的VV&A
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VV&A的技术与方法
传统建模与仿真过程中的V&V技术
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VV&A的技术与方法
模型验证方法
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VV&A的基本概念
② 仿真精度（simulation accuracy） 仿真系统能够达到的静、动态技术指标与规定或期望的静、动 态性能指标之间的误差或允许误差。 影响仿真精度的因素包括硬件、软件环境和人等。 ③ 仿真置信度（simulation fidelity） 在特定建模目的下，模型逼近原型的程度，即模型与原型的相 似程度的强、弱之分。
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VV&A的一般原则
美国国防部发表的VV&A建议指导规范，归纳总结了普遍适 用的12条基本原则： ① 相对正确原则
模型可信性有其限定范围和特定条件； 建模与仿真的正确性仅针对其应用目标和采用的实验环境； 完备、完整的仿真模型测试是不可能做到的； 没有绝对正确的模型。
仿真系统的输出分析
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VV&A的基本概念
系统建模和仿真的重要作用是为决策提供依据。
为减少决策失误，降低决策风险，需要对所建模型和仿真系 统进行评估，这就是建模和仿真的校核、验证与确认 （Verification，Validation and Accreditation，VV&A）
程
度地反映了真实世界的情况”。 确认是“正式地接受仿真系统为专门的应用目的服务的过程 （the official certification）”。 确认是在校核、验证的基础上，由仿真系统的主管部门和用 户组成的验收小组，对仿真系统的可接受性和有效性做出正 式的确认。
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② 全生命周期原则 VV&A贯彻于建模和仿真开发的整个生命周期； 仿真系统生命周期中的每个阶段都应该根据研究内容和应用目 标安排适合VV&A活动，以发现可能存在的问题。
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VV&A的一般原则