基于编队的海战场态势仿真研究

发布时间：2020-08-04 10:05

【摘要】：海战场态势仿真系统对现代信息化战争中的海军信息获取、战法评估和指挥训练具有十分重要的作用。目前,我国航母刚刚入列,国内还没有专门针对航空母舰编队作战训练开发的战场态势仿真系统,并且当前的海战场态势仿真系统大多以二维态势图作为可视化显示方式,无法直观的呈现战场环境和兵力分布。为解决以上问题,本文采用VR-ForcesAPI和HLA (高层体系架构)开发了面向航母编队作战的海战场态势仿真系统。首先,在需求分析基础上从功能、逻辑、物理连接三个方面对系统进行总体设计。生成了二维视景数据库,并在其基础上绘制了二维虚拟海战场环境。分析了高程数字模型(DEM)数据的来源和处理方法,利用全球瓦片分割算法、地形网格多分辨率构建算法和高层数据增量存储算法对三维地形网格的绘制进行加速,使用Mipmap纹理映射技术对全球地形进行表面贴图,实现了全球三维虚拟海战场环境。然后,提出了基于组件进行实体行为建模的实体行为仿真框架,该框架以组件实现最基本的仿真功能,通过各种组件之间的组合和连接模拟实体的行为。在该框架基础上建立了航空母舰模型和雷达组件模型,航空母舰模型由雷达系统组件、声呐组件、武器系统组件、通信组件和运动系统组件构成,预警机雷达组件利用雷达方程判断目标是否进入其探测范围,并通过输入输出端口输出探测结果驱动通信组件发送探测报告。在功能验证实验中,以预警机搭载该雷达组件进行空中目标探测仿真,证明了雷达组件建模的有效性。最后,在虚拟战场环境和实体模型基础上设计了航空母舰编队的兵力编成和防空作战战斗队形,以预警机、防空哨舰和掩护幕舰艇构成远程、中程、近程三层防空体系。在实体任务的基础上设计并执行了敌机来袭、预警机巡航、中远程战斗巡逻机拦截敌机、航母舰载机起飞支援等仿真剧情。提出了以路径损耗公式和战场区域网格划分为基础的海战场能量态势估算模型,并通过OSG的节点绘制方法实现了海战场电磁能量态势在二维和三维虚拟战场环境中的可视化显示。海战场态势仿真系统可在实际或假想的环境下对海军编队作战行为进行模拟和战场态势信息展示,为海军模拟训练和战法评估提供了战场信息感知和战场信息深层次挖掘的有效手段。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：E273;TP391.9
【图文】：

结构示意图,无符号整数,字段

哈尔滨工程大学硕士学位论文逡逑并且对其他实体和事件的处理是由接收方决定的［１５］。逡逑协议数据单元（ＰＤＵ）的基本结构如图２．２所示。逡逑ＰＤＵ头逦ＰＤＵ数据逡逑协议版本逦演练ＩＤ邋．．．逦实体ＩＤ逦．．．逦实体类型邋速度邋位置邋．．．逡逑■￣￣￣￣￣——逡逑＾逦ＰＤＵ逡逑字段逡逑图２．２邋ＰＤＵ结构示意图逡逑ＰＤＵ头中各字段含义如表２．１所示。逡逑逦逦表２．１邋ＰＤＵ头各字段含义对照表逦逡逑字段名称逦字段含义逦逡逑协议版本逦说明ＰＤＵ所遵从的ＤＩＳ协议的版本，８位枚举值逦逡逑每一个ＤＩＳ演练都通过一个目前网络上未被使用的演练标识号与其他演练区分开来，逡逑演练１Ｄ逡逑逦８位无符号整数逦逡逑ＰＤＵ类型逦标识ＰＤＵ的类型，８位枚举值逦逡逑协议族逦标志ＰＤＵ所属的协议类，８位枚举值逦逡逑T间b0逦说明ＰＤＵ中数据开始有效的时间，３２位无符号整数逦逡逑长度逦说明ＰＤＵ的总长度，单位为字节，１６位无符号整数逦逡逑填充逦无意义，不适用，１６位逦逡逑２．２．２高层体系架构（ＨＬＡ）逡逑ＨＬＡ是一个通用的、灵活的、可重用的仿真技术框架

层次结构图,仿真系统,层次结构,联邦成员

在基于该ＨＬＡ的仿真系统中，包括两类对象，那些在某时刻出现又很快消失的实体逡逑称为交互类（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ），相反，那些一直存在的实体称作对象类（Ｏｂｊｅｃｔ邋Ｃｌａｓｓ）。逡逑ＨＬＡ仿真系统的层次结构如图２．３所示。逡逑联邦逡逑联邦成员逦仿真应用逦联邦成员逡逑对象｜逦对象逦对象…对象邋对象■？＿＿＋＿？对象逡逑图２．３邋ＨＬＡ仿真系统层次结构逡逑运行支撑平台（ＲＴＩ）实现了邋ＨＬＡ接口规范中的所有服务和其它支持联邦成员互逡逑操作的函数，它在系统中的作用就像计算机的总线一样，符合要求的仿真应用可以随逡逑时添加到系统中。ＲＴＩ和其联系起来的联邦成员一起构成了一个具有开放性的分布式逡逑交互仿真系统，其逻辑结构如图２．４所示。逡逑联邦成员１逦联邦成员２逦联邦成员ｎ逡逑ＲＴ１接口模块逦ＲＴＩ接口模块逦逦邋ＲＴＩ接口模块逡逑？逦？逦？逦＇逡逑逦ｉｉ逦ｉ逦逡逑运行支撑环境ＲＴＩ逡逑底层通信支持系统（网络通信或共享内存方式等）逡逑图２．４邋ＨＬＡ仿真系统逻辑结构逦＿逡逑２．２．３邋ＤＩＳ与ＨＬＡ白勺比车交逡逑表２．２从系统结构、通信协议、属性外推、演练管理等几个方面对ＤＩＳ和ＨＬＡ做逡逑了详细比较。从表中可以看出，与ＤＩＳ分布式仿真协议相比，ＨＬＡ具有系统结构清晰、逡逑互操作性强、仿真重用性强、易拓展、内容与协议无关等众多优点，能够满足更为复逡逑杂的仿真要求，更为适于日益庞大的仿真系统开发。因此，自２００１年开始美国国防部逡逑已经停止了资助所有不能与ＨＬＡ兼容的仿真项目［１７］。基于以上原因

逻辑结构图,逻辑结构,仿真系统,联邦成员

【参考文献】