為了確保hla仿真系統的可信性,在系統的建模與仿真全生命周期中進行vv&a研究,意義非常重大。介紹了基于仿真組件構建的hla仿真系統的體系結構,從仿真組件層、聯邦成員層和仿真聯邦層三個層面展開vv&a研究,重點介紹了仿真組件層和仿真聯邦層的vv&a工作。這些研究在xxx反艦導彈突防聯邦得到了應用。對基于仿真組件構建的hla仿真系統進行vv&a研究,將對系統的開發和改進有一定的幫助,能夠在一定程度上起到提高聯邦可信度的作用。

通過借鑒國內外在該領域的研究成果,提出了建模與仿真vv&a原則。該文在國內首次對建模與仿真vv&a原則進行了詳細的論述。

針對聯邦開發和執行過程中描述現實世界不準確、仿真結果可信度低等不足,引入vv＆a過程,成立vv＆a小組專門負責系統的校驗和驗證工作,明確了聯邦開發和執行過程改進的全生命周期,提出了"一個目標,兩條主線"的聯邦開發和執行過程改進策略:"一個目標"即基于模型仿真真實世界滿足用戶需求的目標;"兩條主線"即以聯邦開發人員為中心的模型建立和實現路線以及以vv＆a小組為主線的校驗和驗證路線,兩者同步開展工作,互相控制和制約,共同維護系統的準確性和可信性。

vv&a是風險驅動的,fmeca是常用的風險分析方法。將兩者進行結合,提出一種面向建模與仿真的fmeca方法——simfmeca。首先對fmeca分析表格和過程進行擴展,然后分析一般仿真系統的fmi(failuremodeidentification)框架,并給出風險和危害度評定方法,由此確定所需的vv&a投入,包括vv&a等級以及必需的vv&a活動,最后給出該方法的應用實例。simfmeca是一種定性的方法,具有花費成本低和易于實施的特點。

全面的探討了vv&a指標體系中基層指標的歸一化度量問題。確定了對邏輯類指標的歸一化規則,提出了對具有程度屬性的邏輯類指標進行加權的三種權函數曲線。對于數值類驗證對象,提出了基于曲線特征度量值的逼近度度量公式,這一公式可用于進行仿真性能、功能、模型或子系統綜合逼真度的度量。該評估模型也同時作為vv&a的技術。

針對潛艇指控算法研究對綜合聲納仿真軟件的逼真度要求,采用vv&a的技術方法對軟件循序進行了校驗工作:首先對軟件按功能模塊進行功能校核;然后依據設備工作流程對聲納仿真模型進行驗證;最后構建聯機測試系統,輸入實測海試數據對輸出的仿真誤差和海試誤差進行統計分析,并在此過程中發現、定位和修改了一些不足之處。驗證結果證明仿真軟件滿足設備各項戰技指標要求,且符合實測海試數據特性,能夠滿足潛艇指控算法研制的需求。

本文在研究建模與仿真系統vv&a概念和特點的基礎上,提出了提高vv&a可信度和效率的有關措施。

如何提高仿真系統的可信度，對于仿真系統開發者和用戶來說都是一項項十分關心的事務。vv＆a貫穿于整個仿真系統開發過程，它是對建模和仿真結果進行校核、驗證和確認的一種技術，vv＆a的提出為保證仿真系統的可信度提供了理論和技術支持，但由于仿真系統的復雜性和vv＆a的發展現狀，vv＆a過程中難免會犯各種錯誤，本文針對vv＆a中經常出現的三類錯誤分析。

對聯邦的vv&a不僅能夠使每一步的工作得到跟蹤和衡量,還使每一步能夠減少多余的工作量,鞏固需要加強的工作,明確開發人員的角色和職責,從而使人力、時間、資金等資源得到更加有效率的利用,仿真的結果變得更加可預測和準確,在很大程度上減少了編程的風險。聯邦成員描述了仿真模型的各對象類、交互類、相關的屬性、參數等信息,而聯邦是各聯邦成員的有機集成,構成具有特定功能的仿真系統。因此,聯邦成員的正確性是聯邦正確性的前提,決定了仿真系統的成敗。在vv&a的過程中,最好采用一些自動化工具以便于工作,同時要根據具體仿真系統的實際情況來確定vv&a所需要作的工作。

1引言最近幾年,開發者在軟件分析、設計、測試等階段積極地應用建模與仿真(m＆s,modelingandsimulation)技術。然而,一個值得關注的問題就是仿真可信度(credibility)問題,沒有可信度的仿真是沒有意義的。在建模與仿真過程中,人們開始考慮一些問題,諸如:仿真模型是否真正地代表了真實世界;仿真模型產生的輸出數據是否和真實世界一樣;仿真模型是否具有高可靠性等。因此,建模與仿真本身的可信度評估便成為了一個不可回避的問題。目前國內外關于建模與仿真的可信度評估主要是圍繞m＆s的校核、驗證與確認(verification、validation、andaccreditation,簡稱vv＆a)而進行的。

用于武器系統研制的軍用仿真系統是武器系統研制輔助決策的有效工具。軍用仿真系統的可信性和可用性關系到武器系統的研制周期、使用壽命和可靠性。該文討論了系統仿真在武器裝備中的應用類型、仿真過程及武器系統仿真中的vv＆a技術。

在深入研究vv&a過程模型的基礎上,建立了仿真和建模vv&a工具設計方案,詳細介紹了各個模塊的功能、相互之間的關系及工作流程。應用odbc互連技術實現接口間的通信,將vv&a工具應用于實際工程中,取得了令人滿意的結果,從而有效提高了仿真vv&a過程的經濟性和快捷性。

hla仿真系統的校核、驗證與確認(vv&a)過程依賴于hla的fedep過程描述,并圍繞fedep過程展開。其步驟分為:定義聯邦目標,進行慨念型分析,設計聯邦,開發聯邦,計劃、集成并測試聯邦,運行聯邦準備輸出,分析數據、評估結果。過程包括:目標校核、一致性校核、概念模型驗證、設計校核、聯邦驗證、確認決策、事后執行并歸檔。

vv&a(verification,validationandaccreditation)是仿真建模可信度評估工作的基礎,vv&a工作是建模仿真必不可缺的一部分。vv&a標準化對vv&a工作的推進意義重大。介紹了國際上當前主要的vv&a標準化工作,包括美國國防部vv&a建議規范系列,ieee1278.4規范,thalesjp11.20revva項目,itopv&v項目,sisovv&aoverlay項目和msg-019/tg-016項目等,并對它們的vv&a角色定義、vv&a過程定義以及核心思想、方法論等方面進行了詳細的比較,最后,分析這些標準的特點、相互關系、發展方向和對我們的借鑒意義。

為了確保復雜大系統仿真(lcss)的可信性,應該在建模與仿真(m&s)的全生命周期中開展校核、驗證與確認(vv&a)研究。對lcss的vv&a進行了理論研究,提出其方法論與原則;以基于仿真組件構建的hla仿真系統為例,從仿真組件層、聯邦成員層及聯邦層三個層面研究了vv&a過程,并將這些研究應用于反艦導彈突防聯邦仿真中。實踐表明,研究對lcss的vv&a工作具有很好的指導作用,有力地保障了仿真的可信性。

vv&a是當前建模與仿真研究的主要熱點之一。隨著科學技術的發展,仿真對象由一般系統發展到復雜系統,系統建模與仿真的校核、驗證和確認(vv&a)的重要性越發突出。本文追蹤了國內外vv&a研究進展,介紹了vv&a的相關概念、基本原則、技術方法和仿真系統的vv&a過程,指出了國內vv&a研究存在問題和發展方向。

建模與仿真生命周期中的VV&A

hla作為一個新的仿真技術框架,較dis系統更具有靈活性、可擴充性、互操作性和可重用性,因此更適合于建立大型復雜分布交互仿真系統,對hla系統的校核、驗證和確認技術對于提高仿真系統的置信度顯得尤為重要。介紹了hla系統的標準開發過程模型fedep,討論了覆蓋于fedep上的vv&a九步過程模型,分析了vv&a活動與聯邦逼真度評估的關系。最后進行了總結

國防通信網是依據我軍配系、戰區編成序列來進行網絡組織和電路調度的軍用固定電話通信網。在網絡的組織結構和話務的流量流向上與地方電信網有較大不同。根據從全網獲得的大量真實運行數據,運用面向對象分析技術(object-orientedanalysis)構造了國防通信網的對象模型,并建立了仿真的數學模型,實現了對系統的面向對象真實服務過程仿真。最后驗證了仿真模型的可靠性和結果的精度。

基本對象模型(bom)是siso提出的標準化仿真模型組件的描述規范,基于bom的hla仿真系統可以從仿真模型組件層面上提高系統的重用性和互操作性。vv&a過程的探究有助于vv&a工作的開展和規范。介紹了bom在hla應用中的體系結構,并簡要提出基于bom的hla仿真系統的開發步驟,最后對該類仿真系統的vv&a過程展開研究,重點研究了用戶模型、仿真模型組件及聯邦成員三者的v&v。實踐表明:提出的vv&a過程切實可行,對vv&a工作起到了很好的指導作用。

在建模的過程中,數據在一定程度上決定了我們建立的模型能否真實地反映實際;因此,所用的數據是不是正確就是建模成功與否的關鍵。該文首先介紹了建模與仿真過程中數據的概念和分類;接著討論了數據校核、驗證和確認的概念,并簡要地介紹了數據校核、驗證和確認的一般過程和方法。最后,給出了數據校核、驗證和確認的一個實例。

在國外,尤其是美國,建模與仿真(modelingandsimulation,m＆s)及校核、驗證與確認(verification,validationandaccreditation,vv＆a)相關概念、定義和術語的研究已趨于成熟。我國目前在該領域的研究仍是空白。通過研究國內外大量相關資料,深入分析了建模與仿真vv＆a概念、定義和術語研究的重要意義;根據建立定義和術語的一般原則,為部分概念撰寫定義,并賦予每個概念指稱,同時也分析了常見的一些不恰當的術語。這不僅有助于人們對建模與仿真vv＆a概念性研究引起重視;而且也有助于人們進行建模與仿真vv＆a相關概念、定義和術語的研究。