1-3仿真分类及任务.ppt

3 系统仿真的分类 3.1基本分类方法 3.1.1 按被仿真对象性质 3.1.2 按功能及用途 3.1.3 按仿真系统体系结构 3.1.4 按分布仿真中虚拟结合程度 3.1.5 按仿真时钟与墙时钟（自然时间）的比例关系 3.1.6 按系统数学模型描述方法 3.1.7 按物理特性 3.1.8 按数据模型类型 3.1.1 按被仿真对象性质 连续系统仿真 离散事件系统仿真 3.1.2 按功能及用途 工程仿真(engineering simulation) 主要用于产品的设计、制造和实验。 常用建模、仿真技术建立数字化虚拟样机、工程模拟器、半实物仿真系统等。 训练仿真(training simulation) 是采用各种训练模拟器或培训仿真系统，对操作人用进行操作技能的训练、应急处理各种故障的能力训练以及对指挥员和管理决策人员的指挥、决策能力的训练。 3.1.2 按仿真系统体系结构 单平台仿真(single platform simulation) 早期的以一台计算机、一个仿真对象及相关的仿真设备构成的仿真系统 分布交互仿真(distributed interactive simulation, DIS) 现时常用的多平台仿真系统 用于复杂系统的设计、制造及在作战仿真环境下进行产品性能的评估等 3.1.3 分布交互仿真发展的3阶段 第一阶段 20世纪80年代美国国防部启动的联网仿真SIMNET 第二阶段 20世纪90年代基于协议数据单元(PDU)的分布交互仿真DIS2.x标准和 聚合级仿真协议ALSP(aggregate level simulation protocol) 第三阶段 始于90年代中期的高层体系结构HLA(high level architecture) 3.1.4 按分布仿真中虚拟结合程度 构造仿真(construction simulation) 通常是指在均是仿真的战略级层次上，以军兵种的作战单元为仿真实体，建立聚合级仿真模型的仿真系统 一般是虚拟人操纵虚拟实体 虚拟仿真(virtual simulation) 主要指由各种仿真器和数字仿真实体构成的分布仿真系统 真实的人操纵真实实体或部分虚拟实体及虚拟环境 实况仿真 具有真实的装备或设备的仿真系统 3.1.5 按仿真时钟与墙时钟的比例关系 实时仿真(real time simulation) 指仿真时钟推进时间与墙钟推进时间完全一致 欠(亚)实时仿真(slow time simulation) 指仿真时钟推进时间比墙钟推进时间慢 超实时仿真(fast time simulation) 指仿真时钟推进时间比墙钟推进时间快 3.1.6 按系统数学模型描述方法 定量仿真(quantitative simulation) 指仿真系统中的模型均为基于一定机制、算法建立起来的确定性模型，其输入/输出参数也是用数值表示，是定量的。 定性仿真(qualitative simulation) 相对定量仿真而言，仿真系统中的模型采用定性描述。 输入/输出信息、行为表示与分析均采用一种模糊的、不确定性的、非量化的表示。 当实际系统过于复杂或建模知识不完备，或无法定量描述时采用定性仿真 主要建模方法有：模糊建模法、自然语言建模法、时序逻辑建模法、图像建模法等 3.1.7按物理特性 静态物理模型 动态物理模型 3.1.8 按数据模型类型 一次近似模型——系统的数学模型 二次近似模型——仿真数学模型 3.2 工程领域连续系统仿真方法 在工程领域连续系统仿真一般分为4大类 数学仿真(mathematical simulation) 硬件在回路仿真(hardware in loop simulation) 软件在回路仿真( software in loop simulation) 人在回路仿真(man in loop simulation) 3.2.1 数学仿真 特征 无需昂贵的实物系统，也无需生成模拟客观世界的各种物理效应设备 整个系统全部是层次化、模块化的数学模型，按照软件工程规范建立仿真模型、编写源代码 求解算法可选 仿真时合理选择步长，实时、欠实时、超实时均可 特别用于方案论证、设计分析、研究评估等 3.2.2 硬件在回路仿真 特征 在仿真系统中将部分实物以及某些物理效应设备接入，所以又称为半实物仿真 必须实时运行 3.2.3 软件在回路仿真 特征 仿真系统中的软件是真实系统中专用设备的软件，如飞行器控制系统软件、导航系统软件或地面站测控系统软件等 通过与其他设备或仿真模型进行动态交互实验可考核专用软件功能的正确性、完备性和可靠性 需要注意两种运行方式的一致 一般要求实时运行 3.2.4 人在回路仿真 特征 专为操作人员的操作技能训练或指挥人员的指挥决策能力训练而建立的仿真系统或用