作为一种研究复杂系统的有效手段,基于Agent的建模仿真方法得到了广泛应用。但目前还没有一种得到广泛认可的建模仿真规范来指导和约束Agent仿真模型的设计、开发、集成和运行,不利于提高Agent仿真模型的可重用性和开发效率。提出将采用模型驱动架构和基于组件设计思想的仿真模型可移植性规范(simu-lation model portability standard 2.0,SMP2)引入到基于Agent的建模仿真中,通过把Agent仿真中的元素映射到SMP2的模型设计和开发模式架构下,并根据Agent仿真特性对SMP2进行相应扩展,来支持模型驱动的组件化的Agent仿真模型开发。利用一个应用实例,验证了提出方法的有效性。
SMP2.0(Simulation Model Portability)是欧洲航天局提出并广泛应用的仿真模型开发与集成规范。SMP2.0规范提供了定义SMP2模型的元模型规范、包含标准仿真服务的组件模型规范和模型的C++映射规范,但需要实现与之兼容的仿真引擎才能支持...
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SMP2.0(Simulation Model Portability)是欧洲航天局提出并广泛应用的仿真模型开发与集成规范。SMP2.0规范提供了定义SMP2模型的元模型规范、包含标准仿真服务的组件模型规范和模型的C++映射规范,但需要实现与之兼容的仿真引擎才能支持模型的开发和集成。根据SMP2.0规范标准,介绍了一个与SMP2.0兼容的仿真引擎的设计与实现,给出了仿真引擎的运行过程、运行状态和组件构成,最后通过仿真应用环境检验了该仿真引擎的有效性。
服务段仿真(Service Volume Simulation,SVS)主要用于导航系统服务性能的分析与评估,是导航仿真系统的重要组成部分。在分析了导航系统SVS的特点后,建立了导航系统服务性能分析模型之间的数据流关系,采用SMP2.0(Simulation Model Portab...
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服务段仿真(Service Volume Simulation,SVS)主要用于导航系统服务性能的分析与评估,是导航仿真系统的重要组成部分。在分析了导航系统SVS的特点后,建立了导航系统服务性能分析模型之间的数据流关系,采用SMP2.0(Simulation Model Portability)的基于组件的模型设计方法,提出了面向SVS的仿真模型框架,并基于此框架和SMP2.0的集成方法进行了导航系统SVS的模型设计、开发和集成。该框架包含空间段、环境段、用户段以及分析记录等模型、接口和组件,并通过面向导航系统的SVS仿真应用环境检验了该框架的合理性和可移植性。
针对当前SMP2模型集成存在的不是完全的模型驱动和不具备图形化模型实例装配能力等问题,提出了基于UML的SMP2模型集成方法。该方法将模型集成分为两个阶段:系统分析和模型转换,并分别设计了UML Profile for SMP2Assembly和UML模型到SMP2...
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针对当前SMP2模型集成存在的不是完全的模型驱动和不具备图形化模型实例装配能力等问题,提出了基于UML的SMP2模型集成方法。该方法将模型集成分为两个阶段:系统分析和模型转换,并分别设计了UML Profile for SMP2Assembly和UML模型到SMP2Assembly的模型转换规则,并以某导弹攻防对抗仿真系统的模型集成为例验证了该方法的有效性。经过扩展,提出的SMP2模型集成方法可集成到UML工具中,实现基于UML的系统分析到仿真系统模型实例装配的自动化。
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)作为人类社会的重大时空基础设施,有如人脑的导航功能一样,影响着人类活动的方方面面。随着各类导航应用的精度、时间和使用环境要求越来越高,高可用性已经成为GNSS设计和建设时关注的重要指标之一,同时全球四大GNSS的逐步建成,导航可用性分析已经成为各大系统相互兼容定位避免风险的关键手段。开展面向GNSS全系统可用性分析研究,一方面能够评价现有GNSS满足导航用户需求的能力,促进其改进和优化,另一方面能够牵引在建GNSS的总体设计和约束各分系统的工程建设。论文围绕如何基于导航系统底层部件可靠性进行GNSS全系统可用性分析问题开展了深入研究,系统的提出了面向GNSS全系统可用性概念体系,突破了一些关键分析技术,比较好的解决了GNSS全系统可用性多层映射分析的相关理论、方法和技术问题。论文的主要工作及创新成果如下:(1)面向GNSS全系统可用性分析,提出了一种基于误差传递过程的可用性多层映射分析方法框架。通过分析底层部件可靠性向顶层服务可用性映射分析的困难,研究了GNSS系统基本工作过程,提出了面向GNSS信息信号工作过程的导航可用性层次概念体系,首次把GNSS可用性分为系统可用性、链路可用性和服务可用性三大类自底向上、依次递进的层次关系,系统、全面的描述了GNSS的各类可用性指标。基于此概念体系和GNSS用户等效距离误差(User Equivalent Range Error,UERE)在信息信号工作过程中的影响传递,提出了面向GNSS的可用性多层映射分析方法框架。本框架把导航可用性分为导航系统资源层、链路功能层和用户服务层三层,给出了各层可用性之间的映射影响关系模型,并通过定义各层可用性分析模型,构建了底层部件可靠性和大系统服务可用性之间的一体化影响关系。(2)针对GNSS单星可用性分析,建立了基于连续时间Markov链(Continuous-Time Markov Chain,CTMC)和半马尔科夫过程(Semi-Markov Process,SMP)的单星可用性分析模型。针对导航卫星中关键载荷寿命周期和维修时间服从指数分布的部件对单星导航任务功能的可用性分析,基于CTMC建模的相关假设,研究了导航卫星CTMC瞬时可用性分析的过程,建立了基于CTMC的导航卫星可用性的通用分析模型,并用单部件卫星的可用性计算方法进行了验证。针对不严格服从指数分布的载荷的可用性分析,研究建立了基于SMP的导航卫星降阶分析模型,不是一般性的给出了基于SMP的导航卫星可用性求解方法。同时,利用单星可用性的通用分析模型,构建了标准化的卫星属性权重指标,建立了面向能力测度的导航星座可用性分析模型。(3)为了建立系统可用性和服务可用性之间的关系,提出了一种面向数据龄期(Age of Data,AOD)影响的导航链路可用性映射技术方法。基于导航系统的求解原理和导航系统故障影响因素分析,研究了UERE的主要影响因素。从导航地面网络的角度,建立了包含导航信息完整性、准确性、时效性的导航信息可用性关键指标计算模型,据此提出了基于AOD的导航信息可用性计算模型,量化了信息可用性和AOD之间的映射关系。从信号覆盖性和健康性指标研究了导航信号可用性,建立了AOD与用户测距误差(User Range Error,URE)之间的线性影响关系模型,从而建立了基于AOD的UERE误差预测模型,并用GALILEO数据验证了此模型的合理性。(4)针对顶层服务可用性,建立了基于导航加权精度(Weighted Dilution of Precision,WDOP)求解的服务可用性分析模型。在分析均匀星座导航精度衰减因子DOP求解算法的基础上,研究了面向区域增强星座的加权DOP算法。针对精度仿真分析的时空有效性,研究得出了区域格网精度在[5o,9o]范围、时间分辨率在60秒的取舍原则,建立了面向区域增强星座的WDOP精度可用性计算模型。在详细研究导航系统完好性指标及其影响故障模式的基础上,分析了面向多GNSS系统的RAIM完好性算法,给出了区域加权多GNSS系统中的多颗故障星故障判断和识别的算法过程,建立了基于RAIM的多GNSS系统的完好性可用性分析模型。最后详细研究了包含精度连续性和完好性连续性的GNSS连续性的计算模型,并建立了基于WDOP的区域增强星座的连续性可用性分析模型。(5)在上述方法框架和可用性分析模型的基础上,基于仿真模型可移植性规范(Simulation Model Portability Standard 2.0,SMP2.0),建立了仿真分析模型框架,开发了面向可用性分析的导航领域模型体系,设计和实现了GNSS系统可用性分析仿真原型系统。最后以某区域增强导航星座的卫星备份
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