组件化、参数化仿真模型的设计方法

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，更具体地说，它涉及组件化、参数化仿真模型的设计方法。

背景技术

利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤；

仿真模型是被仿真对象的相似物或其结构形式。它可以是物理模型或数学模型。但并不是所有对象都能建立物理模型。例如为了研究飞行器的动力学特性，在地面上只能用计算机来仿真。为此首先要建立对象的数学模型，然后将它转换成适合计算机处理的形式，即仿真模型。具体地说，对于模拟计算机应将数学模型转换成模拟排题图；对于数字计算机应转换成源程序；仿真技术大规模的应用于军事演练领域，军事仿真作战中存在大量的重复性仿真模型，本发明考虑通过对仿真模型的组件化减少仿真模拟的工作量。

发明内容

本发明提供一种组件化、参数化仿真模型的设计方法，解决相关技术中的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了组件化、参数化仿真模型的设计方法，包括：

步骤S11，从仿真模型库中提取现有仿真模型；

现有仿真模型至少包括现有实体仿真模型和现有动作仿真模型两种；

步骤S12，对现有仿真模型进行分类获得若干类别的现有仿真模型；

对于现有实体仿真模型和现有动作仿真模型分别进行分类获得若干类别的现有仿真模型；

步骤S13，对于同一类别的现有仿真模型输入预定输入参数进行模拟运行；

基于模拟运行的结果对同一类别的现有仿真模型进行筛选获得同类现有仿真模型集合；

步骤S14，基于仿真模型集合生成仿真模型组件；

步骤S15，对仿真模型组件配置共性参数。

进一步地，所述对现有仿真模型进行分类获得若干类别的现有仿真模型包括：

设域U为所有现有仿真模型类别的集合，则第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3是U上的模糊子集，对于某一给定的现有仿真模型u，判断现有仿真模型u的类别；

选择现有仿真模型的部分参数作为量化指标，选择多个量化指标，例如选择10个量化指标:A(u1)，B(u2)，C(u3)，D(u4)，E(u5)，F(u6)，G(u7)，H(u8)，I(u9)，J(u10)；现有仿真模型的量化指标向量为u＝(u1,u2,......,u10)；

构造第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3的隶属函数：

在第一类仿真模型A1中抽选6个现有仿真模型:

ai＝(ai1,ai2,.....ai10)(i＝1,2...,6)；

在第二类仿真模型A2中抽选12个现有仿真模型:

bi＝(bi1,bi2,.....bi10)(i＝1,2...,12)；

在第三类仿真模型A3中抽选6个现有仿真模型:

ci＝(ci1,ci2,.....ci10)(i＝1,2...,6)；

计算所抽选的现有仿真模型ai,bi,ci的平均值：

其中aij表示A1中第i个现有仿真模型的第j个量化指标的数据，bij表示A2中第i个现有仿真模型的第j个量化指标的数据，cij表示A3中第i个现有仿真模型的第j个量化指标的数据；

分别计算待识别现有仿真模型u＝{u1,u2，....，u10}与

令D＝d

A

A

A

将现有仿真模型u的量化指标代入上述公式即可得出现有仿真模型u对第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3的隶属度，按照最大隶属原则判断现有仿真模型u所应归属的现有仿真模型类型，并对现有仿真模型u标记其所应归属的现有仿真模型类型。

进一步地，所述基于模拟运行的结果对同一类别的现有仿真模型进行筛选包括删除重复的现有仿真模型，输入预定的输入参数进行模拟运行，对于模拟结果相同的现有仿真模型只保留其中任意一个。

进一步地，所述输入预定的输入参数进行模拟运行是多次进行，输入不同的预定的输入参数进行模拟运行。

进一步地，所述仿真模型的共性参数的内容包括属性参数的名称、属性参数的描述项、属性参数的数据类型和属性参数的输入范围。

进一步地，所述量化指标A是输入参数数量，量化指标B是第一输入参数最小值，量化指标C是第一输入参数最大值，量化指标D是第二输入参数最小值，量化指标E是第二输入参数最大值，量化指标F是第一输入参数类别，量化指标G是第二输入参数类别，量化指标H是输出参数最大值，量化指标I是输出参数最大值最小值，量化指标J是输出参数类型。

进一步地，所述按照最大隶属原则判断现有仿真模型所应归属的现有仿真模型类型即是比较A

进一步地，所述将现有仿真模型u的量化指标代入上述公式即可得出现有仿真模型u对第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3的隶属度A

一种组件化、参数化仿真模型的设计系统，包括：

仿真模型库，其用于存储现有仿真模型；

仿真模型分类单元，其用于提取仿真模型库中的现有仿真模型，并对现有仿真模型进行分类获得若干类别的现有仿真模型；

模拟运行单元，其用于对同一类别的现有仿真模型输入预定输入参数进行模拟运行，并获得模拟运行结果；

筛选单元，其基于模拟运行单元的模拟运行结果删除重复的现有仿真模型获得同类现有仿真模型集合；

仿真模型组件生成单元，其用于基于同类现有仿真模型集合生成仿真模型组件；

参数配置单元，其用于对仿真模型组件配置拱形参数。

进一步地，所述仿真模型分类单元包括用于对于现有实体仿真模型进行分类获得若干类别的现有实体仿真模型的实体仿真模型分类模块以及用于对于现有动作仿真模型进行分类获得若干类别的现有动作仿真模型的动作仿真模型分类模块。

本发明的有益效果在于：本发明对现有仿真模型进行分类，进而对其进行组件化，并配置共性参数，能够显著减少仿真模拟的工作量。

附图说明

图1是本发明实施例的组件化、参数化仿真模型的设计方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的组件化、参数化仿真模型的设计系统的模块示意图；

图3是本发明实施例的组件化、参数化仿真模型的设计系统的仿真模型分类单元的模块示意图。

图中：仿真模型库110，仿真模型分类单元120，模拟运行单元130，筛选单元140，仿真模型组件生成单元150，参数配置单元160，实体仿真模型分类模块121，动作仿真模型分类模块122。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

在本实施例中提供了组件化、参数化仿真模型的设计方法，如图1所示是根据本发明的组件化、参数化仿真模型的设计方法的流程示意图，如图所示，该组件化、参数化仿真模型的设计方法，包括：

步骤S11，从仿真模型库110中提取现有仿真模型；

现有仿真模型至少包括现有实体仿真模型和现有动作仿真模型两种；

步骤S12，对现有仿真模型进行分类获得若干类别的现有仿真模型；

对于现有实体仿真模型和现有动作仿真模型分别进行分类获得若干类别的现有仿真模型；

作为一种具体的示例，对现有仿真模型进行分类获得若干类别的现有仿真模型包括：

设域U为所有现有仿真模型类别的集合，则第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3是U上的模糊子集，对于某一给定的现有仿真模型u，判断现有仿真模型u的类别；

选择现有仿真模型的部分参数作为量化指标，选择多个量化指标，例如选择10个量化指标:A(u1)，B(u2)，C(u3)，D(u4)，E(u5)，F(u6)，G(u7)，H(u8)，I(u9)，J(u10)。因而现有仿真模型的量化指标向量为u＝(u1,u2,......,u10)；

作为一种示例，量化指标A是输入参数数量，量化指标B是第一输入参数最小值，量化指标C是第一输入参数最大值，量化指标D是第二输入参数最小值，量化指标E是第二输入参数最大值，量化指标F是第一输入参数类别，量化指标G是第二输入参数类别，量化指标H是输出参数最大值，量化指标I是输出参数最大值最小值，量化指标J是输出参数类型。

构造第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3的隶属函数：

在第一类仿真模型A1中抽选6个现有仿真模型:

ai＝(ai1,ai2,.....ai10)(i＝1,2...,6)；

在第二类仿真模型A2中抽选12个现有仿真模型:

bi＝(bi1,bi2,.....bi10)(i＝1,2...,12)；

在第三类仿真模型A3中抽选6个现有仿真模型:

ci＝(ci1,ci2,.....ci10)(i＝1,2...,6)；

计算所抽选的现有仿真模型ai,bi,ci的平均值：

其中aij表示A1中第i个现有仿真模型的第j个量化指标的数据，bij表示A2中第i个现有仿真模型的第j个量化指标的数据，cij表示A3中第i个现有仿真模型的第j个量化指标的数据；

分别计算待识别现有仿真模型u＝{u1,u2，....，u10}与

令D＝d

A

A

A

将现有仿真模型u的量化指标代入上述公式即可得出现有仿真模型u对第一类仿真模型A1，第二类仿真模型A2和第三类仿真模型A3的隶属度，按照最大隶属原则判断现有仿真模型u所应归属的现有仿真模型类型，并对现有仿真模型u标记其所应归属的现有仿真模型类型；

按照最大隶属原则判断现有仿真模型所应归属的现有仿真模型类型即是比较A

上述仅提供一种预定三种现有仿真模型类型的情况，现有仿真模型类型可以是三种以上或三种以下，都可以通过上述的方法将现有仿真模型进行分类；

步骤S13，对于同一类别的现有仿真模型输入预定输入参数进行模拟运行；

基于模拟运行的结果对同一类别的现有仿真模型进行筛选获得同类现有仿真模型集合；

这一步骤是为了删除重复的现有仿真模型，输入预定的输入参数进行模拟运行，对于模拟结果相同的现有仿真模型只保留其中任意一个；

输入预定的输入参数进行模拟运行可以是多次进行，输入不同的预定的输入参数进行模拟运行。

步骤S14，基于仿真模型集合生成仿真模型组件；

步骤S15，对仿真模型组件配置共性参数。

经过上述步骤获得的仿真模型组件具有共同的共性参数，能够统一的进行配制以及联系其他的仿真模型。

仿真模型的共性参数的内容包括属性参数的名称、属性参数的描述项、属性参数的数据类型和属性参数的输入范围。属性参数的名称是属性参数的唯一标识。属性参数的描述项用于描述该属性的功能。属性参数的输入范围用于限定属性参数允许输入的数值范围。

如图2-3所示，基于上述的方法，本发明进一步提供一种组件化、参数化仿真模型的设计系统，包括：

仿真模型库110，其用于存储现有仿真模型；

仿真模型分类单元120，其用于提取仿真模型库110中的现有仿真模型，并对现有仿真模型进行分类获得若干类别的现有仿真模型；

模拟运行单元130，其用于对同一类别的现有仿真模型输入预定输入参数进行模拟运行，并获得模拟运行结果；

筛选单元140，其基于模拟运行单元130的模拟运行结果删除重复的现有仿真模型获得同类现有仿真模型集合；

仿真模型组件生成单元150，其用于基于同类现有仿真模型集合生成仿真模型组件；

参数配置单元160，其用于对仿真模型组件配置拱形参数；

具体的，仿真模型分类单元120包括用于对于现有实体仿真模型进行分类获得若干类别的现有实体仿真模型的实体仿真模型分类模块121以及用于对于现有动作仿真模型进行分类获得若干类别的现有动作仿真模型的动作仿真模型分类模块122；

作为一种具体的示例，在此提供一种动作仿真模型：

假设实体当前位置的LLH坐标已知，为P

其中，P

式中，R

根据给定目标点方法和形式的不同，作战仿真中主要有三种基础的机动模型：向指定目标机动、按路径点机动和区域巡航。下面分别介绍：

1、向指定目标机动

该动作仿真模型以某一实体为输入，仿真中，首先获取该实体的位置坐标，进而以该坐标为当前实体的机动目标点解算当前实体的机动效果。该模型通常作为一个组成部分嵌套于飞机返航、导弹攻击等模型。

2、按路径点机动

该模型以某一由若干路径点构成的机动路线为输入，仿真中需要一专门变量记录实体当前所处的路段。令路段数为i，则实体当前的目标点即为给定路线的第i+1个路径点。如果在某一步长中，实体与目标点的距离小于实体在本步长中的机动距离，则认为实体“到达”了当前目标点，此时将路段变量更新为i+1。当路段变量达到路线的路径点总数时，即认为当前机动任务完成。

按路径点机动模型多用于进攻行动的仿真中。主要适用于飞机实体、舰船实体、车辆实体等。需要注意的是：飞机实体在机动完成之后，如果没有为其设置返航行动，仿真模型应自动触发其返航。

3、区域巡航

该模型与按路径点机动模型类似，需以由若干边界节点构成的巡航区域为输入。其仿真原理与按路径点机动的不同之处在于：当实体的路段数达到区域节点总数时，并不结束当前任务，而是重置路段数为0，重复之前的机动过程直到预定结束时间，或到达油量的临界条件。

如果是针对于某一仿真模型组件，是某一飞行编队的动作仿真模型，可以统一的输入飞机实体模型，向指定目标机动。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实施例各个实施例的方法。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。