战场环境建模与环境数据评估方法
战场环境仿真是军用仿真研究的重要分支，其研究的程度直接影响了整个军用仿真的可信度。随着战场环境仿真研究的深入，环境模型的重用性要求和数据的可信度要求日益提高，使得战场环境的建模方法和数据评估方法逐渐成为战场环境仿真研究的关键问题和主要难点。论文以提高战场环境模型的重用性和环境数据的可信度为目标，结合国家自然科学基金重点项目“复杂仿真系统评估理论与方法研究”及武器装备预研基金项目“XX环境仿真可信度评估技术研究”，对战场环境建模方法及环境数据评估方法展开了研究。 为了更加全面并清晰的描述和表示战场环境仿真，本文对战场环境仿真的具体实体要素和交互关系进行了研究，提出了使用本体(Ontology)对战场环境仿真进行描述与表示。在战场环境概念参考模型的基础上，明确了战场环境仿真的两个组成部分：实体和交互；具体给出了战场环境仿真的实体要素及可能存在的交互关系，通过军用仿真系统其它实体的简单分类，更加明确的表示了这些交互关系，在此基础上给出了战场环境仿真系统的基本构成；而为了能够更加清晰和直观的表示战场环境仿真系统，提出了使用本体对战场环境仿真中的实体要素和交互关系进行描述与表示，通过修正已有的本体建模元语，提出了适用于战场环境仿真的八种本体建模元语，并使用OWL(Web Ontology Language)和所提出的本体建模元语建立了战场环境仿真本体。 为了从更高的层面上提高战场环境模型的重用性，在战场环境仿真描述与表示的基础上，本文对战场环境的建模方法进行了研究。通过分析现有的战场环境模型，明确了战场环境模型和战场环境元模型之间的关系；给出了战场环境元模型层次体系的定义及本文研究的元模型类别，为了弥补传统表示方法的不足，提出了使用势值和空间值来表示元模型元素的方法；同时对现有元模型组成要素进行了补充，明确提出了战场环境元模型的组成要素；并使用XML DTD(Data Type Declaration)建立了基于MOF(Meta Object Facility)规范的战场环境元模型，举例说明了战场环境元模型和战场环境仿真本体的映射关系，在此基础上实现了战场环境模型及仿真实例；另外，通过元模型的形式化表示直观的实现了多谱线分辨率的战场环境模型。 为了实现基于元模型的战场环境建模方法，并且考虑到战场环境建模知识的引入，本文设计并开发了基于元模型的战场环境建模管理系统(Battlefield Environment Modeling Management System，BEMMS)。提出了BEMMS的总体设计，分析了BEMMS的总体结构和流程图；具体设计了BEMMS主要模块的基本类；在此基础上提出了BEMMS系统的元模型设计，并分析了BEMMS元模型与基本类之间的关系；接着设计了BEMMS的环境元模型库；利用上面的设计思想开发了BEMMS的原型系统，实现了一些基本功能，此系统设计的最终目标是实现对战场环境元模型、模型及数据的自动化管理。 考虑到现有数据评估方法针对性较弱的问题，同时为了适应战场环境数据的可信度要求，本文对战场环境的数据评估方法进行了研究，提出了两种有针对性的战场环境数据评估方法，即改进层次分析法(Evolutional Analytic Hierarchy Process, EAHP)和属性识别理论评估法(Attribute Recognition Theory, ART)。在分析战场环境数据的具体分类及数据评估准则的基础上，给出了战场环境数据可信度评估的一般过程，提出了基于改进层次分析法和属性识别理论的数据评估方法，前者主要针对战场环境仿真实体要素过多的特点，使用层次和权重对各个环境要素进行处理；而后者主要针对战场环境数据在仿真需求中难以区分主次的特点，使用属性测量空间对数据的主次关系进行处理；并使用这两种方法实现了对大气环境领域相关数据的评估。
战场环境建模;环境数据评估;仿真分析;本体;MOF规范
哈尔滨工业大学
博士
控制科学与工程
杨明
2009
中文
TP391.9;E919
146
2013-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）