基于组件化的鱼雷作战训练仿真系统建模研究与设计实现

作     者：朱映雪 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王达;吉永刚

授予年度：2022年

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0826[工学-兵器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：组件化建模 鱼雷作战训练 分布式仿真 指挥控制 效能评估 

摘      要：基于组件化的鱼雷作战训练仿真系统的构建,涉及发射平台、目标、鱼雷武器、对抗器材等多种复杂实体以及海浪、水声场、风场等多种复杂海洋水文环境的建模和仿真问题,应当满足复杂规模的集兵力实体对抗仿真、战术校验、武器验证、作战效能评估为一体的功能需求,但受到作战模型规模大小、模型间的耦合度、模型复用度以及结构层次等诸多因素的影响,鱼雷作战训练仿真系统面临集成难度高、结构复杂、后期维护成本高昂等一系列问题,因此迫切需要对系统仿真模型设计进一步完善优化,实现仿真模型的动态抓取、定制和配置,从而达到不同作战场景、不同作战想定下模型数据的动态复用和动态组合的要求。对大型复杂联合仿真系统来说,组件化建模技术和仿真建模的优化设计方法相结合,仍是个有待解决的难点问题。论文以基于组件化作战的鱼雷作战仿真模型组件化设计为核心,构建资源复用与可重配置的海战仿真模型体系,提出鱼雷作战训练仿真系统的架构实现。系统以面向服务区架构(SOA)方法为核心,采用模型驱动(MDA)的体系结构,构建了以装备实体模型为数据支撑来源,集模型开发、想定设计、作战仿真、态势显示、实航复盘、分析评估为一体的低耦合、高内聚、高复用分布式交互仿真系统。基于组件化建模的思想,论文系统构建了四种鱼雷作战指控活动相关数学模型,分别是数据处理器组件模型、鱼雷机动组件模型、鱼雷杀伤组件模型、水面舰艇防御鱼雷模型。当探测到敌方目标航迹后,通过数据处理器组件模型对敌方目标航迹进行分析处理。在多传感器探测中,还需对探测到的航迹进行航迹融合操作。鱼雷机动组件模型构建了鱼雷运动的解算模型,实时更新鱼雷实体运动信息。鱼雷杀伤组件模型对鱼雷运动弹道以及鱼雷反舰、反潜两种毁伤目标概率模型进行了分析。水面舰艇防御鱼雷模型包含防御鱼雷的三种方式规避机动、硬杀伤对抗、软杀伤对抗。水声对抗模型对用于诱骗敌方声呐、声自导鱼雷的声诱饵的工作情况进行了分析。探测来袭规避模型分析了当水面舰探测到敌方来袭尾流自导鱼雷后的规避方式。根据实际需求将鱼雷作战训练仿真系统按模块划分为训练配置管理、导控干预、作战情况实航复盘和作战试验结果评估四个模块,在软硬件基础环境、资源数据、模型服务和应用支撑服务的共同支撑下,共同完成了基于组件化作战的鱼雷作战训练仿真系统实现。其中,训练配置管理模块在训练准备阶段提前对仿真训练进行过程中需要用到的相关内容进行设置,并以数据库的方式管理仿真训练相关数据;作战试验结果评估模块综合管理各类作战仿真推演数据,对作战训练质全过程作战质量和效果进行定性定量分析。最后,文章论述了仿真实验设计方案与实验设计评估算法,根据组件化模型设计了单潜发射重型鱼雷攻击水面舰的仿真想定实例,在基于组件化的鱼雷作战训练仿真系统中进行作战推演,并对仿真结果进行分析评估。