仿真系统综合设计实践

谢旭（1988.10―），男，国防科技大学仿真工程专业学士、控制科学与工程专业硕士、荷兰代尔夫特理工大学建模与仿真方向博士，国防科技大学系统工程学院副教授，硕士生导师，国家科技协同创新重大示范工程主任设计师，荣立三等功1次。主持国家/湖南省自然科学基金各1项；担任《仿真系统综合设计实践》课程团队负责人；主持湖南省教改课题、学校教学成果立项培育项目各1项，发表教学论文多篇；获得学校、学院本科课程教学督导评优各1次。

第1章 建模与仿真基础 1

1.1 动态系统和仿真 1

1.2 建模与仿真框架 3

1.3 离线仿真和在线仿真 5

1.4 仿真模型的分类 6

1.4.1 时间变化 7

1.4.2 聚合级别 8

1.4.3 随机性 8

1.5 基本建模范式与仿真算法 9

1.5.1 仿真模型和仿真器的结构视图 9

1.5.2 连续模型和仿真算法 10

1.5.3 离散时间模型和仿真算法 11

1.5.4 离散事件模型和仿真算法 12

1.6 仿真研究的一般步骤 16

1.7 校核与验证 18

1.7.1 校核 19

1.7.2 验证 19

1.8 仿真的优缺点 20

1.9 本章小结 22

1.10 课后习题 22

第2章 分布式仿真基本概念与技术挑战 23

2.1 分布式仿真的基本概念 23

2.1.1 并行与分布式计算机 23

2.1.2 并行与分布式仿真 25

2.1.3 分布式仿真的优势 26

2.2 分布式仿真的技术挑战 27

2.2.1 时间管理 29

2.2.2 互操作性 30

2.2.3 多分辨率建模与实体聚合解聚 32

2.2.4 实兵实装加入分布式仿真带来的挑战 33

2.3 分布式仿真的发展历程 34

2.3.1 联网仿真计划SIMNET 34

2.3.2 分布交互仿真标准DIS 35

2.3.3 聚合级仿真协议ALSP 41

2.3.4 高层体系结构HLA 42

2.3.5 LVC联合仿真 44

2.4 本章小结 45

2.5 课后习题 45

第3章 计算机网络与数据分发 46

3.1 计算机网络的基本概念 46

3.2 互联网 46

3.2.1 互联网的边缘部分 47

3.2.2 互联网的核心部分 49

3.3 计算机网络的性能 52

3.4 计算机网络体系结构 57

3.4.1 协议与划分层次 57

3.4.2 具有五层协议的体系结构 59

3.5 分布式仿真中的消息传递服务 62

3.5.1 可靠传输 62

3.5.2 消息排序 62

3.5.3 面向连接通信与无连接通信 62

3.5.4 单播与组通信 63

3.5.5 示例：DIS中的消息传递服务 63

3.6 分布式仿真对网络的需求 63

3.7 数据分发 64

3.7.1 数据分发机制 64

3.7.2 高层体系结构中的数据分发机制 65

3.8 本章小结 68

3.9 课后习题 68

第4章 分布式仿真中的时间管理 69

4.1 时间管理问题 69

4.2 消息排序服务 70

4.2.1 因果序 70

4.2.2 因果全序 73

4.2.3 Delta因果序 74

4.2.4 时间戳序 74

4.3 保守时间同步方法 74

4.4 乐观时间同步方法 78

4.4.1 局部控制机制 79

4.4.2 全局控制机制 84

4.5 同步系统时钟时间 85

4.5.1 时间与时间源 85

4.5.2 时钟同步算法 86

4.5.3 校正时钟同步误差 88

4.5.4 网络时间协议 88

4.6 本章小结 90

4.7 课后习题 90

第5章 分布式仿真开发与集成过程 91

5.1 DSEEP模型顶层流程视图 91

5.2 DSEEP模型产品流程视图 94

5.2.1 步骤1：定义仿真环境目标 95

5.2.2 步骤2：进行概念分析 98

5.2.3 步骤3：设计仿真环境 102

5.2.4 步骤4：开发仿真环境 105

5.2.5 步骤5：集成和测试仿真环境 108

5.2.6 步骤6：执行仿真 111

5.2.7 步骤7：分析数据并评估结果 112

5.3 本章小结 113

5.4 课后习题 114

第6章 高层体系结构 115

6.1 HLA规则 115

6.2 对象模型样板 116

6.3 RTI的服务 132

6.4 FDEDP过程 149

6.5 本章小结 154

6.6 课后习题 154

第7章 无人机对抗仿真系统设计与实现 155

7.1 案例想定描述 155

7.1.1 背景 155

7.1.2 场景描述 155

7.1.3 约束条件 158

7.2 面向对象分析 158

7.2.1 需求分析 158

7.2.2 类的基本分析 159

7.3 面向对象设计 160

7.3.1 静态建模 160

7.3.2 动态建模 163

7.4 HLA仿真设计 167

7.4.1 成员划分 167

7.4.2 HLA对象类设计 168

7.4.3 HLA交互类设计 170

7.4.4 成员间公布订购关系设计 172

7.4.5 数据类型设计 172

7.5 系统实现 173

7.5.1 实现总体说明 173

7.5.2 红方成员实现 175

7.5.3 蓝方成员实现 178

7.5.4 仿真显控成员实现 180

7.5.5 时间管理与HLA服务 181

7.5.6 关键算法实现 181

7.6 本章小结 182

参考文献 183