基于综合集成的虚拟样机测试与评估理论和方法研究

虚拟样机测试与评估(Virtual Prototyping Test and Evaluation, VPT&E)是虚拟采办的重要子过程。随着武器系统复杂性的提高,传统的测试与评估(Test and Evaluation, T&E)方法已经不能满足新时期采办的需求。针对当前T&E过程中存在问题开展深入研究,对改进采办过程,提高采办效率具有重要意义,因此成为采办和建模与仿真(Modeling and Simlation, M&S)领域的前沿性研究方向。 论文从复杂系统的观点认识和分析VPT&E过程,将综合集成作为解决其中问题的指导方法,将仿真提供的定量分析能力和专家研讨提供的定性分析能力有机结合,提出了基于综合集成的VPT&E的新思想。围绕这一主题,论文从理论、方法和实现三个方面对基于综合集成的VPT&E进行了系统的研究。 论文首先从VPT&E的特点和需求角度出发,深入分析了定性与定量综合集成相关概念,建立了概念框架和技术框架,为后续理论和方法研究提供高层概念视图和技术参考依据。 体系结构和过程模型上的缺陷是当前阻碍T&E顺利开展的重要原因之一,也是国内外在VPT&E领域的研究重点。论文在对当前典型的T&E环境、综合集成研讨厅等参考体系结构归纳评述的基础上,围绕基于综合集成的VPT&E环境体系结构需求,从运作、系统和技术三个层面给出了体系结构系统化描述,并利用Agent技术提高体系结构的性能和可实现性,将仿真提供的定量资源和专家研讨的定性资源在统一的框架下进行合理、有效的综合集成,解决了当前T&E体系结构中存在的“烟囱式”的构建缺陷。 T&E过程的复杂性是造成过程模型描述困难的重要因素之一。论文在对VPT&E过程原理分析的基础上,提出了基于综合集成的VPT&E过程模型的三个视图:循环路径、数据关系和抽象层次。提出了基于组件和规则的过程模型描述体系,将信息处理单元(IPU)作为基本组件,把三个视图在统一的框架下进行描述,有效地解决了过程复杂性和描述精确性之间的矛盾。 在方法研究上,论文围绕综合集成技术的两个关键问题开展工作:综合集成需要哪些知识?怎样将这些知识进行综合集成? 当前的综合集成方法研究往往停留在框架和方法的讨论上,知识内容级的综合集成是综合集成方法研究中的难点。以专家意见为表现形式的定性评估知识是VPT&E的重要资源,建立合理的专家意见模型是综合集成的前提和基础。本文通过建立层次化专家意见模型(EOM),将专家意见的建模过程理解为定性知识的量化过程,详细描述了各层的构成和功能特点以及各层之间的映射关系。提出了基于Agent的本体空间关联方法和基于相似度计算的任务知识集成方法,实现了基于EOM的专家意见综合集成。 基于综合集成的VPT&E过程是一个在模糊的定性领域和精确的数学王国之间的循环。在这一循环过程中涉及大量以自然语言描述的定性变量和以数字特征描述的定量变