作者：康凤举
    单位：西北工业大学航海学院（西安）

    1 概述

    仿真技术经历了从20世纪的后50年的发展，已逐渐成长为一个年青的学科。仿真技术的理论基础是相似论，它是从实践知识中产生的技术，能与其它非实践知识中产生的技术或者知识处理技术相结合，与计算机科学等年青学科的发展具有相同的特点，能融现代技术百家之长于一体，推动自身不断推陈出新，理论、方法体系得以不断完善。仿真是基于模型的实验，作为理论分析、原型试验以外的第三种认识世界的科学手段，应用范围日益普及和扩大，例如，目前理工科院校研究生的论文，大多采用仿真技术来说明所设计的方法或系统的正确性和可实现性。

    2  我国舰船仿真技术的发展状况

    近年，我国船舶行业仿真技术的发展迅速，各单位都建立了以不同应用为目标的先进仿真系统。下面主要分析半实物仿真、分布交互仿真技术发展的特点。

    2.1 半实物仿真

    在单平台武器半实物仿真系统建设中，采用了先进的新一代数字仿真机如Concurrent并行机、ADI/RTS仿真机，用反射内存、广播内存、光纤通信等高速通信接口代替了A/D、D/A转换器，物理效应设备的精度也相应提高，如三轴转台的精度已由0.1度/秒提高到0.002度/秒，使仿真系统的帧时间由5-10ms缩短到0.5-1ms，使武器初始发射、非线性动态过程等的仿真得以精确复现。各种集成通用全数字仿真系统和鱼雷制导回路、舰炮通用火控、舰船摇摆运动等半实物仿真系统在型号研制中发挥了作用。

    2.2 分布交互仿真

    在多武器平台分布交互仿真方面，分别建立了基于DIS并以TCP/IP 网络通信协议为基础的潜艇武器仿真系统、基于HLA并以MAK-RTI和VR-LINK为环境工具的鱼雷武器仿真系统，加强了适应于大范围作战和精确打击等不同战术要求的各种粒度的建模技术研究，进一步充实了模型库、数据库。为了改善可重用性和互操作性，正在研制的有基于HLA并分别采用P-RTI、协同仿真平台COSIM、一体化仿真软件WISE工具的分布交互仿真系统。

    在虚拟现实技术应用领域，研究重点放在仿真结果的三维图像演示的逼真性上，已初步开发出基于Multigen和Vega仿真软件平台的水下作战视景仿真软件系统，解决了诸如水下空间效果、海面环境仿真和海底地形生成问题，在高档微机和工作站上实现了海洋作战视景仿真的逼真性和实时性要求，已得到推广应用。

    在船舶训练仿真方面，研制出六自由度舰艇操纵训练仿真系统，它由六自由度运动平台、模拟操纵舱、教练控制台等组成，已用于海军院校学员的培训；船舶电站仿真、轮机驾驶、运动控制等各类仿真系统也得到广泛应用。

    3 VAA研究、专用仿真工具开发的必要性和目标

    3.1 建模与仿真VAA技术和管理研究

    由于系统仿真是以模型为基础的，所以模型的正确与否和精确程度直接影响仿真的可信程度，建模和仿真的VAA技术是用于解决模型系统相对于原型系统的类比性（二者的相似关系）、代表性（模型在一定程度上代替原型）和外推性（从对模型的分析得到有关原型的准确信息）三项特性的活动，它是一项贯穿于建模和仿真全寿命周期的任务，通常VAA过程分为确定需求、编制计划、概念模型的校核与验证、设计的校核与验证、实现的校核与验证、应用的校核与验证和评估可接受性等若干阶段。它是一项技术，又是一项管理，也是仿真工作者都应遵循的一种规范。随着仿真系统的不断更新，相应的VA&A技术也要不断创新和完善。

    在武器尤其是多武器综合系统的仿真置信度评估上存在以下难点：由于实航条件的有限性甚至于无法进行、随机因素的不确定性使得基于仿真和实航结果的数据统计分析与对比验证方法的应用受到限制；系统模型与原型相似的程度都具有一定的模糊性或不确定性，对于同一个原型系统，抱着同样的建模目的，不同的人可能会建造出与原型相似程度不同的系统模型。

    为此，需要根据武器系统仿真置信度评估中所存在的特殊性和技术难点，研究出一种由定性、定量和基于专家经验的智能决策方法融合在一起的置信度综合评估方法。结合各类舰船作战分布交互仿真系统的开发，需要研究适应HLA系统VA&A的概念、过程模型、确认方法体系等，以及针对HLA系统特点的校核和验证方法，研究与AHP系统工程方法相结合的途径，研究仿真系统VA&A辅助工具，设计和开发针对校核和验证方法的专用软件。

    3.2 分布交互仿真专用工具研究

    行业内已经或即将使用的分布交互仿真开发平台各有其特点。主要有以下几种：

    MAK RTI是由美国MAK公司开发的符合HLA标准的商业实时体系结构。它是一个快速的、高效的RTI，它采用一种轻量级的模式，即不需要调用RTI exec，同时它的移植性能好，可在局域网和广域网上运行。另外，MAK RTI的诊断工具RTIspy能帮助用户了解RTI内部的运行情况。

    pRTI和Labworks是由瑞典Ptich AIS公司推出的，pRTI是第一个通过DMOS HLA鉴定测试的商业RTI，且是完全线程化的软件，支持单一线程和多线程联邦。pRTI实现了与平台无关的、HLA接口规范（Interface Specification）中定义的所有服务。

    HLA Labworks是用于支持HLA全生命周期的软件工具集，包括建模、集成、测试、管理等软件，与pRTI兼容。其中，Labworks OMDT Pro是先进的HLA对象建模工具，它通过可视化的图形用户界面方便用户设计FOM(Federation Object Model)、SOM（Simulation Object Model）模型，可以自动生成基于C++描述模型原代码，产生联邦执行数据文件（.FED）。Labworks的Omni、FedProxy、FedDirector工具为大型复杂HLA系统的开发、调试及运行提供了方便快