摘要
本文以“新三打”训练模拟系统为背景，建立了多种型号巡航导弹和作战飞机的仿真模型，包括物理模型、决策模型和三维模型。在此基础上，基于任务规划技术和分布式交互仿真技术，开发了一个基于DIS的防空训练空情保障系统。该系统是一个计算机生成兵力系统，在防空训练模拟中为防御方提供作为敌方的空袭兵力，即虚拟靶标。系统实现了仿真过程的可视化。
本文首先简要介绍了虚拟战场中仿真建模的特点，分析了空情保障系统需要实现的功能和相应的设计要求，在研究分布式交互仿真的基础上，从体系结构的角度提出了系统的总体结构设计。
在深入分析系统建模方法的基础上，对面向对象的建模方法进行了一定的探讨，建立了基于面向对象技术的虚拟靶标仿真物理模型，该模型严格按照模块化的结构设计，包括动力学运动学模型、雷达反射特性模型、红外辐射特性模型、探测系统模型、武器系统模型、作战评估模型六个子模型。
然后简要介绍了巡航导弹的任务规划系统。分析了虚拟战场中智能决策建模的特点，结合作战飞机的仿真介绍了决策建模的过程和方法，提出了适合于军事仿真需求的基于智能体的决策建模方法，以此为基础可构成多智能体系统以有效地处理成员之间的协作。
接下来介绍了系统实现的两顶关键技术：基于数据库的数据管理技术和可视化技术。
文章最后，给出了一个以电子干扰环境下防空兵打巡航导弹训练模拟为背景的仿真实例，调用以上建立的仿真模型对巡航导弹的空袭作战过程进行模拟，并得到了逼真可靠的仿真结果。
With background of an antiaircraft training system,simulation models of many kinds of cruise missile and warplane are established,including physical model,decision-making model and three-dimensional model. Based on mission planning technique and Distributed Interactive Simulation (DIS),a virtual drone simulation system that has novel applications is developed. The simulation system is a computer generated forces (CGF) system,and it can provide virtual air-raid forces as enemy for antiaircraft forces in antiaircraft training. Three-dimensional visualization of simulation process is realized in the system.
Firstly,this paper analyzes the function and project requirement that should be achieved,and puts forward overall architecture of the virtual drone simulation system.
Secondly the object-oriented modeling method is researched in the paper,accordingly simulative physical models of virtual drone based on object-oriented technique and modularizing structure are established. The physical models include model of dynamics and kinematics,model of radar electromagnetic wave reflection,model of infrared radiation,model of detection system,model of weapon system and model of combat evaluation.
Then this paper briefly introduces the mission planning system of cruise missile,analyzes the characteristic of intelligent decision modeling in virtual battlefield. Considering the simulation of warplane,this paper puts forward agent-based method of intelligent decision modeling which meets the demand of military simulation. Therefore a multi-agent system (MAS) can be established to deal with collaboration and cooperation in team.
Finally,two key technology of system are described:data management based on database and Visualization. In addition,a simulation instance is provided which simulates assaulting course of cruise missile.
引文
[1] Roger D. Smith, Essential Techniques For Military Modeling & Simulation, Proceedings of the 1998 Winter Simulation Conference
[2] Andy Ceranowicz, Modular Semi-Automated Forces, Proceeding of the 1994 Winter Simulation Congerence
[3] C. Gosman and B. Rabinovitch, Visualization of Large Terrains in Resource-Limited Computing Environments, IEEE Visualization'97, 95-102. Nov, 1997
[4] Standard for DIS Application Protocols, Defense Modeling and Simulation Office, IEEE 1278.1—1995
[5] Weixiong Zhang and Randall W. Hill, jr. A Template-Based and Pattern-Driven Approach to Situation Awareness and Assessment in Virtual Humans, Proceedings of the Fourth Conference on Autonomous Agents, 2000
[6] Wayne W. Zachary and Jean-Christophe Le Mentec, Modeling And Simulation Cooperation And Teamwork, Proceeding of the 2000 Advanced Simulation Technology Congerence
[7] Jeremy W. Baxter, Graham S. Horn. Representing and Executing Group Tasks, 8th Computer Generated Forces Conference, 1999
[8] Robert B.Calder and John Drummey, Finition of a Military Intelligent Agent Architecture, 8th Computer Generated Forces Conference, 1999
[9] G.M.P.O' Hare, N.R.Jennings, Foundations of Distributed Artificial Intelligence, A Wiley-Interscience publication, ISBN 0-471-00675-0
[10] Nicholas R. Jennings, Katia Sycara and Michael Wooldridge, A Roadmap of Agent Research and Development, In: Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, 1,7,38(1998)
[11] Davis P K, Distributed Interactive Simulation in the Evolution of DOD Warfare Modeling and Sinmlation, Proceedings of IEEE, August 1995, 83(8): 1138-1155
[12] 龚光红、王行仁，计算机生成航空兵力系统的专家知识表达方法，计算机仿真，1999(4)：19-22
[13] 李洪儒、高文辉、冯振声，大型飞行器动态飞行控制系统的仿真研究，计算机仿真，1999，(1)：34-36
[14] 杨立功、郭齐胜，计算机生成兵力研究进展，计算机仿真；2001(1)：1-6
[15] 王昌金、龚光红、王行仁，计算机生成兵力，北京航空航天大学学报，1999(3)：314-317
[16] 杨新、王小虎、申功章、文传源，飞机六自由度模型及仿真研究，系统仿真学报，2000(3)：210-213
[17] 韩亮、王行仁，综合仿真系统中蓝方航空分系统体系结构与决策模型，系统仿真学报，2000，12(5)：457-462
[18] 李伯虎、王行任、黄柯棣等，综合仿真系统研究，系统仿真学报，2000，12(5)：429-434
[19] 季向东、王国祥、冯振声，一种防空导弹一体化仿真环境，系统仿真学报，2000，12(3)：186-188
[20] 常新杰等，飞机红外辐射特性计算软件开发，红外技术，1998(5)：20-22
[21] 叶媛媛、薛宏涛、沈林成，基于多智能体的无人作战防御系统不完全全局规划，系统仿真学报，2001，13(4)：411-413
[22] 薄涛、尹娟、王正志、黄柯棣，双机格斗行为建模方法研究，国防科技大学学报，2001(5)：22-26
[23] 张安、章敏、张旗，直升机空战分析仿真研究，系统仿真学报，1998(2)：30-34
[24] 徐邦年、张彦冰、方礼明、杨镜宇，单机空战智能仿真系统的建立，飞行力学，2001(1)：1-4
[25] 黄俊、武哲，作战飞机的空-地攻击效能评估，航空学报，1999(1)：69-71
[26] 王宏伦、佟明安，多机空战仿真系统，西北工业大学学报，1998(1)：70-74
[27] 胡秉科，歼击机—对一空战模拟系统及其应用，航空系统工程，1992(5)：35-43
[28] 胡云洁、宋立国、姜玉宪，飞行综合控制系统空战决策方法，北京航空航天大学学报，1999(3)：272-274
[29] 曾伟、费奇，基于Agent方法体系的ODSS研究，控制与决策，2000(6)：753-755
[30] 颜跃进、李舟军、陈跃新，多Agent体系结构，计算机科学，2001(5)：77-80
[31] 梁义芝、刘云飞，基于Multi-agent技术的决策支持系统，计算机科学，1999(8)：50-52
[32] 王万森、王旭仁、吴敏华，多Agent系统与分布式专家系统研究，计算机科学，1999(11)：11-12
[33] 高国华，大范围多路经规划问题研究，国防科技大学博士论文，1999
[34] 佘龙华，飞行任务可视化——地形三维重建和碰地检测技术研究，国防科技大学博士论文，1998
[35] 叶媛媛，多智能体系统不完全全局规划的协进化方法研究，国防科技大学硕士论文，2001
[36] 魏洪涛，飞行任务规划及其实现技术，国防科技大学硕士论文，2001
[37] 朱宝鎏、朱荣昌、熊笑非，作战飞机效能评估，北京：航空工业出版社，1993
[38] 熊光楞、彭毅等，先进仿真技术与仿真环境，北京：国防工业出版社，1997
[39] 赵汉元，大气飞行器姿态动力学，长沙：国防科技大学出版社，1987．
[40] 王国玉、肖顺平、汪连栋，电子系统建模仿真与评估，长沙：国防科技大学出版社，1999
[41] [美]R．L．米切尔著，陈训达译，雷达系统模拟，北京：科学出版社，1982
[42] 徐南荣、卞南华，红外辐射与制导，北京：国防工业出版社，1997
[43] 张考、张云飞、马立东、丁林峰，飞行器对雷达隐身性能计算与分析，北京：国防工业出版社，1997
[44] 曾颖超等，战术导弹弹道与姿态动力学，西安：西北工业大学出版社，1991
[45] 潘云鹤，计算机图形学——原理、方法及应用，北京：高等教育出版社，2001