数字仿真应用科学

数字仿真应用科学,如同其它学科的应用科学一样,也是包括应用理论和应用技术(工程技术、生产技术等)两部分.数字仿真应用理论,按仿真对象不同,可分为连续系统仿真、离散事件系统仿真、连续一离散混合系统仿真、复杂系统仿真来分别加以阐述,而数字仿真应用技术可按构造仿真、实况仿真、虚拟仿真来分别给以说明.如今数字仿真的应用,日益广泛,正在向普适化迈进.     

体系仿真平台大样本仿真设计与验证

大样本仿真推演对于提高仿真效率,支撑体系研究、效能评估等具有重要作用,针对大样本仿真推演面临的变量因子多、想定组合复杂、无法自动生成等关键问题,对体系仿真平台大样本仿真设计的总体架构、系统组成进行研究,对大样本仿真软件设计核心功能模块进行设计,形成大样本仿真软件并进行仿真试验验证,经试验验证该系统能够连续稳定运行,批量生成仿真想定并完成仿真推演,支持仿真倍速,仿真总推进时长和并行仿真性能满足大样本仿真需求。     

仿真软件

仿真软件对数字仿真至关重要,它是一个技术密集点,也是仿真系统的灵魂.可是从目前的仿真语言、仿真建模、仿真软件开发、仿真软件平台、仿真应用框架等发展情况来看,与普适化仿真要求相距甚远.为了让广大用户能方便地应用数字仿真,刻苦钻研,研发普适化仿真软件,勇攀世界这一科技高峰,不仅意义重大,而且也是可能的.俗话说,温故知新,把当前仿真软件状况总结一下,也许有利于仿真软件的进一步发展.     

指挥自动化系统效能仿真环境研究

根据指挥自动化系统仿真需求,提出指挥自动化系统效能仿真环境体系结构,研究相关关键技术,并建立集资源管理、对象建模、仿真编辑、仿真运行、仿真控制、仿真演示、效能评估于一体的指挥自动化系统效能仿真环境。     

运用ActiveX技术开发炼钢物流可视化仿真平台

基于工位、作业和作业规则的炼钢物流细胞自动机仿真模型,运用ActiveX技术开发了具有计算机图形化建模、仿真和分析功能的炼钢物流仿真平台。该仿真平台使用了面向对象的软件设计方法和图形窗口环境,界面友好,使用简便。以攀钢提钒炼钢厂的实例仿真检验了仿真平台组态建模、捆绑仿真核心算法、仿真运行和仿真结果处理等功能的有效性。仿真平台具有优良的扩展性,通过扩展工位组件以及选择适当的仿真算法,可用于整个钢铁制造流程的仿真。     

作战仿真想定描述语言及描述规范综述

仿真想定描述规范对加快想定数据准备速度,提高想定数据质量,并促进想定数据重用具有重要意义.深入辨析了军事想定、仿真想定、仿真想定片段、仿真想定变体等相关概念,梳理了基于定制数据格式的仿真初始化、仿真想定描述语言及应用、仿真想定描述规范等方面国内外研究现状,归纳了现有研究在描述规范的结构化、基本元素模型、仿真想定元数据方面存在的不足,指出了仿真想定数据体系构成、仿真想定数据描述规范以及仿真想定数据管理机制等下一步重点研究方向.     

基于仿真的指挥自动化效能评估环境研究

根据指挥自动化效能评估的仿真需求,提出构建效能评估仿真环境体系,并建立集资源管理、对象建模、仿真编辑、仿真运行、仿真控制、仿真演示的一体化指挥自动化效能评估环境。     

并行仿真动态迁移技术研究

针对提高并行仿真效率问题,关于并行离散事件仿真,仿真克隆是提高效率的有效方法,但是存在克隆次数受仿真节点物理内存、CPU数目等有限资源制约的不足。提出将克隆的仿真迁移到其它空闲仿真节点来解决资源制约问题。首先给出了仿真迁移的方法,然后按照仿真的状态保存、状态迁移、状态恢复、状态修改的过程,阐述了利用仿真持久框架实现仿真克隆与迁移的具体步骤,最后通过测试数据验证了仿真动态迁移给仿真性能带来的提高。     

仿真工程管理系统研究

仿真系统中存在不同的应用目的,涉及多种仿真想定、模型、数据、评估等内容,在多用户情况下仿真资源缺乏统一的管理,会严重影响了仿真系统的使用效率;为了提升仿真系统的使用效率,文章提出一种仿真工程管理的方法,利用共享内存实时采集MOM数据实现对邦员负载信息的有效监控;通过服务器统一收集XML格式仿真联邦运行数据和监控日志实现仿真运行回放;通过构建通用模型接口和评价体系实现了基于Web的仿真评估;基于B/S架构构建了仿真工程管理系统,可将模型和数据以仿真工程为单位进行统一管理,实现了对仿真运行的统一监控、数据的统一的收集与管理、评估模型管理和基于仿真试验数据的仿真评估,从而提高仿真系统的使用效率,减少仿真应用系统的集成工作量。     

分布式集群协同仿真研究

分布式集群协同仿真是指地域上分布、系统上异构的多个节点群为实现某一复杂的仿真目的而进行互连并进行内容级的互操作的一种复杂、大型、综合的协同仿真。其中每一个节点为一个仿真系统(或仿真器)或控制系统或服务器,多个节点互连形成为节点群构成具有明确仿真目标的综合仿真系统,井且这些节点群综合仿真系统种类多样(虚拟仿真系统、实物仿真系统、构造仿真系统等)、具有层次结构(如军事上战略仿真、战役仿真、战术仿真、装备仿真等)、地理上,“域分布(WAN或INTERNT环境)而且它们之间的连接关系较为复杂(一对一、一对多、多对一、多对多等)。该文提出了“分布式集群协同仿真”与“双时仿真”的概念与构想;研究并设计了分布式集群协同仍真的体系结构;建立了多节点分布集群协同仿真时间管理策略;构建了几类典型协间仿真系统运行控制的算法。分布式集群协同仿真由于具有分布、异构、广域、多粒、层差等特性,因此,分布式集群协同仿真研究既足一个实践课题,同时也是一个理论课题。该文的研究,主要集中在分布集群协同仿真层次的多节点复杂大系统的应刚领域,属实践课题研究。     

Matlab仿真在电工学教学中的应用

Matlab属于一种通用的科学计算和系统仿真语言,在Matlab/Simulink下,从数学模型到计算机模型的转换非常容易。Matlab/Simulink提供了三种仿真方法,即M文件编程仿真、Simulink仿真和Simulink结合M文件编程仿真。文章通过实例探讨了Matlab的三种仿真方法在电工学教学中的应用。     

天地一体化信息网络宽带用户行为仿真技术

天地一体化信息网络结构复杂、协议多样,必须构建相应的仿真平台对各种新技术、新方案进行实验、验证。为克服仿真规模、逼真性与计算开销的矛盾,采用虚拟化、云计算相结合的分布式仿真方法,搭建了涵盖天基骨干网节点、Ka/Ku通信卫星以及地面用户在内的天地一体化宽带用户仿真场景;针对网络中宽带用户数量大、行为多样、并发通信高等特点,研发了基于模型驱动、参数可配置的高并发用户行为仿真方法。实验证明,该仿真方法可实现宽带用户接入卫星网络的仿真场景,以及基于模型驱动的典型宽带用户行为的多样化仿真,且仿真规模可达10万级用户并发,可有效满足天地一体化信息网络仿真评测的需求。     

天地一体化卫星网络拓扑场景仿真技术

网络仿真可为天地一体化卫星网络的新技术评测提供有力支撑。面向天地一体化卫星网络拓扑场景固有的异构性、动态性特点,提出一种天地一体化卫星网络拓扑场景仿真技术。设计了面向异构、动态卫星网络拓扑的统一描述模型,以及研究了基于统一描述模型的拓扑自动解析与仿真场景生成方法,提升了仿真场景生成的易用性;从是否时变性的角度出发,设计了面向各类星间链路与星地链路的分类方法,将链路分为时变性和非时变性两种,针对非时变性链路,通过引入链路模型预加载机制,提升了卫星链路的仿真效能以及响应速度;针对链路仿真过程中延时仿真精确度低的问题,设计了链路仿真校正策略,实现了卫星链路高逼真、实时、动态的仿真。构建了多种天地一体化卫星网络场景,实验结果表明：所提出的技术具备高效的卫星网络仿真拓扑的自动生成能力;与现有技术相比,该技术在卫星链路仿真效能与仿真逼真性方面具有明显优势。     

基于轻量级虚拟化的LDDoS仿真方法

低速率分布式拒绝服务(LDDoS)攻击是一种复杂的大规模网络攻击行为,已成为当前网络面临的严重安全威胁之一,建立仿真平台研究LDDoS攻防技术,可以提升仿真的逼真性且保证仿真规模。为此,基于轻量级虚拟化技术,提出一种针对BGP会话的LDDoS仿真方法,通过融合网络拓扑构建、攻击场景配置和采集与分析过程,搭建仿真体系架构,并给出该架构基于轻量级虚拟化技术的实现方法。实验结果表明,相比于GTNeTS和GNS3方法,该方法具有逼真性高、扩展性强和仿真规模大的优势,单物理服务器可构建具备400个路由节点规模的LDDoS仿真场景,可为大规模LDDoS的攻防策略研究提供仿真技术基础。     

基于交互式流量回放的用户行为仿真技术

流量回放可为网络靶场提供逼真的流量数据并支持网络新技术验证与安全评测。面向复杂虚拟网络的交互式用户行为仿真需求,设计一种交互式流量链路的用户行为仿真架构。采用基于云平台的分布式流量仿真策略,以实现面向复杂虚拟网络用户的行为仿真多样化和可扩展加载。对交互式流量回放过程中延时修复与补偿策略进行研究,提升交互式用户行为仿真的时序逼真性。仿真实验结果表明,该仿真架构能够在保证流量时序准确性的前提下,实现交互式的大规模用户行为仿真,与传统的ITRM、Tcpreplay等方法相比,在仿真行为的多样性、规模性、逼真性上具有一定优势,可为安全评测提供有效支撑。     

局域网上支持组播的网络仿真环境的构建方法与实现

网络仿真是设计、验证、分析和评测网络协议及网络应用程序的重要方法,NS是目前网络协议研究领域广泛使用的网络模拟和仿真软件,具有良好的开放性和可扩展性。文章分析了NS的仿真实现-NSE采用的网络仿真方法及其不支持组播仿真的局限;给出了一种在局域网内构建支持组播的网络仿真环境的方法,通过该方法可以在局域网上构造易配置、仿真精度较高、并且支持组播的仿真环境;最后给出对该组播仿真方法的测试及评价。     

汽车发动机实时仿真培训器的设计和实现

汽车工业的迅猛发展对相关发动机技术人员提出了更高的要求,而现在的汽车发动机培训方式很难满足实际需要.介绍了一种为了满足现代汽车技术实习培训教学的要求而设计开发的汽车发动机实时仿真培训器.文中介绍了汽车发动机实时仿真培训器的系统构成和发动机实时仿真及故障模拟电子单元(REFEU), 其中,重点介绍了进气歧管负压和发动机转速的仿真以及故障模拟的实现.该仿真器能够动态再现发动机的工作过程及相关信号的变化规律,并且培训教师能根据教学需要设置实际发动机运行过程中碰到的各类故障.目前,该仿真器已经投入实际应用中,并取得了良好的教学效果.     

基于半实物网络仿真的包截获关键技术研究

半实物网络仿真是一种能够更直观精确地进行网络软硬件的验证与测试的新型技术。本文将介绍半实物网络仿真概念,并探讨该仿真技术的原理,重点研究在半实物网络仿真中涉及的网络包截获的核心实现技术,提出其基于Windows平台的实现框架。     

面向天地一体化卫星网络的高性能仿真技术

天地一体化网络规模庞大且协议多样,必须构建相应的仿真平台进行严格的评估和验证。针对主流卫星链路仿真逼真度与吞吐量不足的缺点,分别采用动态差分补偿和随机数算法实现卫星链路延时、数据分组丢失率的高逼真仿真;采用高通量路由仿真技术,提升天基骨干网间链路的吞吐量。构建了涵盖6颗天基骨干节点、66颗天基接入节点的天地一体化网络仿真场景,并对卫星链路延时、数据分组丢失率及卫星网络的吞吐量进行测试,相对于传统方法,仿真的卫星链路不仅具有高逼真性,而且具有高通量优势。     

基于NS一2软件的网络仿真设计与分析

网络仿真技术已成为研究网络性能、设计网络方案所不可缺少的工具。NS－2是一个面向对象的离散事件驱动的仿真软件．文中介绍了它的体系结构、仿真设计方法，并用多播通信的仿真实例，体现了它在网络的分析、设计和优化等方面的作用。