一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法及系統技術方案

本發明專利技術公開一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法及系統，該方法包括如下步驟：利用SysML建模語言描述和驗證復雜武器系統作戰過程時序，建立復雜武器系統作戰過程時序的SysML視圖模型；建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型；建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦，進行復雜武器系統作戰過程的分布式仿真。本發明專利技術所述技術方案解決了SysML和Petri網在復雜武器系統作戰過程建模問題，復雜作戰過程難以通過一個Petri網進行集中仿真的問題和多個作戰單元的Petri網模型的分布式仿真問題。

【技術實現步驟摘要】
一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法及系統
本專利技術涉及復雜武器系統設計方法。更具體地，涉及一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法及系統。
技術介紹
武器系統作戰過程和分系統的內部作戰過程是相輔相成的，由于復雜武器系統本身的高維數、非線性、多輸入/輸出與層次性等特點和分系統作戰過程參數在設計初期的不完備性，使得武器系統作戰過程指標至上而下分解的設計方式日益困難。武器系統研制部門內部需要以作戰過程模型為基礎，從總體與分系統協同的角度進行武器系統作戰過程的設計與優化。復雜武器系統外部的網絡化作戰要求使得復雜武器系統研制部門在作戰過程論證過程中面臨外部條件，例如上級指揮系統的多源信息、預警信息等和外部配套作戰單元過程參數的不確定性。由于這些原因，論證過程中需要以建模、仿真為主要技術手段開展分析工作，聚焦影響作戰過程的外部關鍵要素。因此，需要提供一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法及系統。
技術實現思路
本專利技術的一個目的在于提供一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法。本專利技術的另一個目的在于提供一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真系統。為達到上述目的，本專利技術采用下述技術方案：一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法，該方法包括如下步驟：S1、利用SysML建模語言分別描述和驗證復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序，分別建立復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型；S2、根據復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型；S3、根據復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型、復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型，建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦，進行復雜武器系統作戰過程的分布式仿真。優選地，步驟S1中復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型分別包括：作戰過程靜態結構視圖模型和作戰過程動態行為視圖模型。優選地，步驟S2進一步包括如下子步驟：S2.1、將復雜武器系統各個分系統作戰過程的時序要素轉化為時間Petri網的要素；S2.2、對于交互信息和作戰資源的時間限制和數量限制，進行包含時間窗限制的單一token資源庫所的Petri網建模和包含混合時間窗限制的多token資源庫所的Petri網建模，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型。優選地，步驟S21進一步包括子步驟：S2.1.1、將各類事件和信息轉化為瞬時令牌token在時間Petri網的庫所place中應用；S2.1.2、將時延轉化為帶時間窗的令牌token，帶時間窗的令牌token為token通過變遷激發進入輸出庫所后輸出庫所的狀態不能改變的時間。優選地，步驟S3進一步包括如下子步驟：S3.1、從復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型中導入復雜武器系統作戰過程時序中實體的的交互、狀態和屬性信息；S3.2、基于復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型構建復雜武器系統作戰過程HLA仿真系統中的聯邦成員，基于復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型描述聯邦成員之間的分布交互關系，建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦；S3.3、基于復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦進行分布式仿真。一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真系統，該系統包括：作戰過程SysML建模與驗證模塊，用于分別描述和驗證復雜武器系統內部指控單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序，分別建立復雜武器系統內部指控單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型；作戰過程HLA仿真邦員Petri網建模與執行模塊，用于根據復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型；作戰過程仿真HLA仿真聯邦構建模塊，用于根據復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型，建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦，進行復雜武器系統作戰過程的分布式仿真。優選地，復雜武器系統內部指控單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型分別包括：作戰過程靜態結構視圖模型和作戰過程動態行為視圖模型。本專利技術的有益效果如下：本專利技術所述技術方案一方面充分利用SysML的面向對象特性與可視化優勢和Petri網的形式化特性與可執行優勢，并且，根據復雜武器系統作戰過程建模與仿真需求，拓展模型的建模要素；另一方面，通過模型轉化和分布式Petri網仿真等新方法解決了SysML和Petri網在復雜武器系統作戰過程建模問題、復雜作戰過程難以通過一個Petri網進行集中仿真的問題和多個作戰單元的Petri網模型的分布式仿真問題。附圖說明下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細的說明。圖1示出復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法的流程圖。圖2示出復雜武器系統作戰過程的協同仿真系統的組成示意圖。圖3示出作戰過程的狀態機建模原理圖。圖4示出包含時間窗的單一token資源庫所的建模原理圖。圖5示出作戰過程HLA仿真聯邦的實現原理圖。具體實施方式為了更清楚地說明本專利技術，下面結合優選實施例和附圖對本專利技術做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本專利技術的保護范圍。如圖1所示，本實施方式提供的復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法，包括如下步驟：S1、利用SysML建模語言分別描述和驗證復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序，分別建立復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型；S2、根據所述復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型；S3、根據所述復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型，建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦，進行復雜武器系統作戰過程的分布式仿真。步驟S1的具體過程為：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：S1、利用SysML建模語言分別描述和驗證復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序，分別建立復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型；S2、根據所述復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型；S3、根據所述復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型、復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型，建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦，進行復雜武器系統作戰過程的分布式仿真。

【技術特征摘要】
1.一種復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：S1、利用SysML建模語言分別描述和驗證復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序，分別建立復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型；S2、根據所述復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型；S3、根據所述復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型、復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型，建立復雜武器系統作戰過程HLA仿真聯邦，進行復雜武器系統作戰過程的分布式仿真；其中，步驟S2進一步包括如下子步驟：S2.1、將復雜武器系統各個分系統作戰過程的時序要素轉化為時間Petri網的要素；S2.2、對于交互信息和作戰資源的時間限制和數量限制，進行包含時間窗限制的單一token資源庫所的Petri網建模和包含混合時間窗限制的多token資源庫所的Petri網建模，建立復雜武器系統各個分系統作戰過程的時間Petri網模型。2.根據權利要求1所述的復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法，其特征在于，所述步驟S1中復雜武器系統內部指揮控制單元對外部網絡化作戰的事件與信息的響應時序的SysML視圖模型和復雜武器系統各個分系統作戰過程中的協同時序的SysML視圖模型分別包括：作戰過程靜態結構視圖模型和作戰過程動態行為視圖模型。3.根據權利要求1所述的復雜武器系統作戰過程的協同仿真方法，其特征在于，步驟S2.1進一步包括子步驟：S2.1.1、將各類事件和信息轉化為瞬時令牌token在時間Petri網的庫所place中應用；S2.1.2、將時延轉化為帶時間窗的令牌token，帶時間窗的令牌token為token通過變遷激發進入輸出庫所后輸出庫所的狀態不能改變的時間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施國強，
申請(專利權)人：北京仿真中心，
類型：發明
國別省市：北京;11