CN112270083B - 一种多分辨建模与仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种多分辨建模与仿真方法及系统，该方法包括：根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算。通过军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树，支持模型树以复合迭代的方式构建，也支持功能相同但分辨率不同的模型随时切换，从而实现了不同分辨率的模型在同一仿真系统中存在和运行，更好地模拟现实世界的层次性、复合性和演化性，同时也大幅提高了仿真系统的解算效率。

Description

一种多分辨建模与仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及数据仿真技术领域，尤其涉及一种多分辨建模与仿真方法及系统。

背景技术

仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一种综合性技术。

军事仿真包括武器技术仿真、武器系统仿真以及作战仿真等，已经在军队训练、武器装备研制、作战指挥和规划计划等方面发挥重要作用，成为国防领域的一项关键技术。

而分辨率是建模仿真领域一个重要的概念，用以表征模型的内容丰富程度和精度，细分辨率意味着表示的内容丰富并且精度高，粗分辨率则相反。传统的仿真系统在构建时往往假设所有模型分辨率是相同的，因此在模型调度、状态更新、时间推进等方面均是相同的。而事实上，复杂仿真系统中存在各种分辨率不同的模型，此时采用相同分辨率进行解算会占用更多的计算资源和通信资源。

因此如何更好的实现分辨率军事仿真并提高仿真系统的性能，已经成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种多分辨建模与仿真方法及系统，用以解决上述背景技术中提出的技术问题，或至少部分解决上述背景技术中提出的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种多分辨建模与仿真方法，包括：

根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；

根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算。

更具体的，所述根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树的步骤，具体包括：

根据所述军事仿真模型中的标签信息，将所述军事仿真模型划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型；

其中，所述军事仿真模型的分辨率低于所述装备子模型、行为子模型和环境子模型的分辨率。

更具体的，所述根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树的步骤还包括：

根据装备标签信息将所述装备子模型划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；感知模型进一步分解为雷达模型、声纳模型、红外模型；

根据行为标签信息将所述行为子模型划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型；

其中，所述装备子模型的分辨率低于武器模型、感知模型和通信模型的分辨率；

其中，所述行为子模型的分辨率低于任务模型、指挥模型和交战规则模型的分辨率。

更具体的，所述根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整的步骤，具体包括：

根据所述军事仿真策略信息，确定军事仿真对象和无需军事仿真对象；

在所述军事仿真模型树中，将无需军事仿真对象的控制参数调整为负值，得到调整后仿真对象的控制参数。

更具体的，所述军事仿真模型、所述装备子模型和所述武器模型共同访问的数据和状态采用同一个共享状态池进行封装。

第二方面，本发明实施例提供一种多分辨建模与仿真系统，包括：

构建模块，用于根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；

仿真模块，用于根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算。

更具体的，所述构建模块，具体用于：

根据所述军事仿真模型中的标签信息，将所述军事仿真模型划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型；

其中，所述军事仿真模型的分辨率低于所述装备子模型、行为子模型和环境子模型的分辨率。

更具体的，所述构建模块，具体还用于：

根据装备标签信息将所述装备子模型划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；感知模型进一步分解为雷达模型、声纳模型、红外模型；

根据行为标签信息将所述行为子模型划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型；

其中，所述装备子模型的分辨率低于武器模型、感知模型和通信模型的分辨率；

其中，所述行为子模型的分辨率低于任务模型、指挥模型和交战规则模型的分辨率。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述多分辨建模与仿真方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述多分辨建模与仿真方法的步骤。

本发明实施例提供的一种多分辨建模与仿真方法及系统，通过军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树，支持模型树以复合迭代的方式构建，也支持功能相同但分辨率不同的模型随时切换，从而实现了不同分辨率的模型在同一仿真系统中存在和运行，更好地模拟现实世界的层次性、复合性和演化性。同时，本发明实施例还支持不同分辨率的模型在计算、通信、存储等资源分配方面采用不同配置参数，使粗分辨率模型分配资源少，而细分辨率模型分配资源多，使资源的利用得到更好的优化，有效提高仿真系统的容量和性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中所描述的多分辨建模与仿真方法流程示意图；

图2为本发明一实施例所描述的模型树示意图；

图3为本发明一实施例所描述的共享状态池示意图；

图4为本发明一实施例所描述的军事仿真模型树示意图；

图5为本发明一实施例所描述的多分辨建模与仿真系统示意图；

图6为本发明一实施例所描述的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例中所描述的多分辨建模与仿真方法流程示意图，如图1所示，包括：

步骤S1，根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；

具体的，本发明实施例所描述的军事仿真模型是用于真实模拟战场训练环境，同时进行模拟作战演练的模型。

本发明实施例中所描述的军事仿真模型树本身具有复合和迭代组织结构，即模型除了本身具有解算能力和方法外，还可以由计算精度更高的细分辨率模型复合而成，图2为本发明一实施例所描述的模型树示意图，如图2所示，每个模型有一个指向父模型指针，同时还有一个收集和管理子模型的聚合模型表。

基于上述结构，通过在模型中设计子模型聚合链表，以及在模型中增加指向父模型的指针，解决模型的复合迭代问题。一个多级复合的模型最终形成一个模型树，在仿真运行时，可以指定模型树的某些片段参与解算，从而实现实体分辨率的动态改变。

比如，一架飞机的雷达模型可以由粗分辨率的雷达方程表示，也可以同时由发射机模型、接收机模型、天线模型、电波传播模型、目标反射模型等细分辨率模型表示，而发射机模型可以进一步分解为信号发生器、放大器等细分辨率模型组成。

步骤S2，根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算。

具体的，本发明实施例中描述的军事仿真策略信息具体可以是指在仿真运行时，指定模型树的某些片段参与解算的仿真策略信息。

具体措施是：1)整个仿真系统定义一个最小时间步长T；2)每个仿真对象均有一个表征解算周期的变量Sample，本发明实施例中将不参与解算的仿真对象的控制参数调整为负数，将参与结算的仿真对象的控制参数调整为正整数倍，通常高分辨率模型的Sample取值小，而低分辨率模型的Sample取值大。比如，某仿真系统的最小步长为0.001秒，飞机实体运动模型的Sample＝10，则运动模型的实际调度周期为0.001*10＝0.01秒，最终得到调整后的调整后仿真对象的控制参数，然后进行仿真计算。

本发明实施例通过军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树，支持模型树以复合迭代的方式构建，也支持功能相同但分辨率不同的模型随时切换，从而实现了不同分辨率的模型在同一仿真系统中存在和运行，更好地模拟现实世界的层次性、复合性和演化性。同时，本发明实施例还支持不同分辨率的模型在计算、通信、存储等资源分配方面采用不同配置参数，使粗分辨率模型分配资源少，而细分辨率模型分配资源多，使资源的利用得到更好的优化，有效提高仿真系统的容量和性能。

在上述实施例的基础上，所述根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树的步骤，具体包括：

根据所述军事仿真模型中的标签信息，将所述军事仿真模型划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型；

其中，所述军事仿真模型的分辨率低于所述装备子模型、行为子模型和环境子模型的分辨率；所述军事仿真模型中还包括军事仿真模型指针。

所述根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树的步骤还包括：

根据装备标签信息将所述装备子模型划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；

根据行为标签信息将所述行为子模型划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型；

其中，所述装备子模型的分辨率低于武器模型、感知模型和通信模型的分辨率；

其中，所述行为子模型的分辨率低于任务模型、指挥模型和交战规则模型的分辨率。

具体的，本发明实施例中所描述的军事仿真模型中的标签信息具体包含装备标签、行为标签和地形标签；军事仿真模型可以分解为由计算精度更高的细分辨率子模型复合而成，即由更高的细分辨率的装备子模型、行为子模型和环境子模型复合而成。

本发明实施例中所描述的装备标签信息包括武器标签、雷达标签和声呐标签，装备子模型可以分解为由精度更高的武器模型、感知模型和通信模型复合而成。

本发明实施例中所描述的武器模型可以划分为精度更高的飞机模型、船舶模型和坦克模型，相应的模型可以不断的继续分解，无线细化，最终得到一个复合组织结构。

在上述实施例的基础上，所述根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整的步骤，具体包括：

根据所述军事仿真策略信息，确定军事仿真对象和无需军事仿真对象；

在所述军事仿真模型树中，将无需军事仿真对象的控制参数调整为负值，得到调整后仿真对象的控制参数。

具体的，本发明实施例中所描述的军事仿真策略信息具体可以是指在仿真运行时，指定模型树的某些片段参与解算的仿真策略信息。

具体措施是：1)整个仿真系统定义一个最小时间步长T；2)每个仿真对象均有一个表征解算周期的变量Sample，本发明实施例中将不参与解算的仿真对象的控制参数调整为负数，将参与结算的仿真对象的控制参数调整为正整数倍，通常高分辨率模型的Sample取值小，而低分辨率模型的Sample取值大，系统在运行过程中，系统按T为步长推进，但对象的调度则在Sample的整数倍时进行，比如，某仿真系统的最小步长为0.001秒，飞机实体运动模型的Sample＝10，则运动模型的实际调度周期为0.001*10＝0.01秒，最终得到调整后的调整后仿真对象的控制参数，然后进行仿真计算。

本发明实施例实现了不同分辨率的模型在同一仿真系统中存在和运行，更好地模拟现实世界的层次性、复合性和演化性。

在上述实施例的基础上，所述军事仿真模型、所述装备子模型和所述武器模型共同访问的数据和状态采用同一个共享状态池进行封装。

具体的，不同分辨率的模型计算精度不同，但如果要进行切换，模型访问的数据和状态必须是一致的，为此，本案提出数据对象与计算方法分离的实体的表示方法。

即将不同分辨率的模型的计算方法由不同的计算对象封装，而共同访问的数据和状态用另一个单独的对象封装，这个对象称为状态池。图3为本发明一实施例所描述的共享状态池示意图，如图3所示，为了模拟一架战斗机，构造了一个由共享状态池，运动模型、传感器模型、导航模型等模型构成，其中运动模型有3个版本即3个不同计算精度，运行时可以指定任何其中一个模型进行解算。

本发明实施例支持功能相同但分辨率不同的模型随时切换，从而实现了不同分辨率的模型在同一仿真系统中存在和运行，更好地模拟现实世界的层次性、复合性和演化性。

图4为本发明一实施例所描述的军事仿真模型树示意图，如图4所示，军事仿真模型可以划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型，其中，装备子模型可以进一步划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；感知模型可以进一步分解为雷达模型、声纳模型、红外模型；其中，行为子模型可以进一步划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型。

图5为本发明一实施例所描述的多分辨建模与仿真系统示意图，如图5所示，构建模块510和仿真模块520，其中，构建模块510用于根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；其中，仿真模块520用于根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算。

更具体的，所述构建模块，具体用于：

根据所述军事仿真模型中的标签信息，将所述军事仿真模型划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型；

其中，所述军事仿真模型的分辨率低于所述装备子模型、行为子模型和环境子模型的分辨率。

更具体的，所述构建模块，具体还用于：

根据装备标签信息将所述装备子模型划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；

根据行为标签信息将所述行为子模型划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型；

其中，所述装备子模型的分辨率低于武器模型、感知模型和通信模型的分辨率；

其中，所述行为子模型的分辨率低于任务模型、指挥模型和交战规则模型的分辨率。

本发明实施例提供的装置是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。

本发明实施例通过军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树，支持模型树以复合迭代的方式构建，也支持功能相同但分辨率不同的模型随时切换，从而实现了不同分辨率的模型在同一仿真系统中存在和运行，更好地模拟现实世界的层次性、复合性和演化性。同时，本发明实施例还支持不同分辨率的模型在计算、通信、存储等资源分配方面采用不同配置参数，使粗分辨率模型分配资源少，而细分辨率模型分配资源多，使资源的利用得到更好的优化，有效提高仿真系统的容量和性能。

图6为本发明一实施例所描述的电子设备结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行如下方法：根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真计算。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真计算。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真计算。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多分辨建模与仿真方法，其特征在于，包括：

根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；

根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算；

其中，所述根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算的步骤，具体包括：

根据所述军事仿真策略信息，确定军事仿真对象和无需军事仿真对象；

在所述军事仿真模型树中，将无需军事仿真对象的控制参数调整为负值，得到调整后仿真对象的控制参数；

根据仿真系统的最小时间步长和仿真对象表征结算周期的变量，计算获得模型的实际调度周期，得到调整后仿真对象的控制参数，进行仿真结算。

2.根据权利要求1所述多分辨建模与仿真方法，其特征在于，所述根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树的步骤，具体包括：

根据所述军事仿真模型中的标签信息，将所述军事仿真模型划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型；

其中，所述军事仿真模型的分辨率低于所述装备子模型、行为子模型和环境子模型的分辨率；所述军事仿真模型中还包括军事仿真模型指针。

3.根据权利要求2所述多分辨建模与仿真方法，其特征在于，所述根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树的步骤还包括：

根据装备标签信息将所述装备子模型划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；

根据行为标签信息将所述行为子模型划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型；

其中，所述装备子模型的分辨率低于武器模型、感知模型和通信模型的分辨率；所述装备子模型中还包括装备子模型指针；

其中，所述行为子模型的分辨率低于任务模型、指挥模型和交战规则模型的分辨率；所述行为子模型中还包括行为子模型指针。

4.根据权利要求3所述多分辨建模与仿真方法，其特征在于，所述军事仿真模型、所述装备子模型和所述武器模型共同访问的数据和状态采用同一个共享状态池进行封装。

5.一种多分辨建模与仿真系统，其特征在于，包括：

构建模块，用于根据军事仿真模型构建多层次的军事仿真模型树；

仿真模块，用于根据军事仿真策略信息，对所述军事仿真模型树中仿真对象的控制参数进行调整，根据调整后仿真对象的控制参数进行仿真解算；

其中，所述装置用于：

根据所述军事仿真策略信息，确定军事仿真对象和无需军事仿真对象；

在所述军事仿真模型树中，将无需军事仿真对象的控制参数调整为负值，得到调整后仿真对象的控制参数；

根据仿真系统的最小时间步长和仿真对象表征结算周期的变量，计算获得模型的实际调度周期，得到调整后仿真对象的控制参数，进行仿真结算。

6.根据权利要求5所述多分辨建模与仿真系统，其特征在于，所述构建模块，具体用于：

根据所述军事仿真模型中的标签信息，将所述军事仿真模型划分为装备子模型、行为子模型和环境子模型；

其中，所述军事仿真模型的分辨率低于所述装备子模型、行为子模型和环境子模型的分辨率；所述军事仿真模型中还包括军事仿真模型指针。

7.根据权利要求6所述多分辨建模与仿真系统，其特征在于，所述构建模块，具体还用于：

根据装备标签信息将所述装备子模型划分为运动模型、武器模型、感知模型、导航模型和通信模型；

根据行为标签信息将所述行为子模型划分为任务模型、指挥模型和交战规则模型；

其中，所述装备子模型的分辨率低于武器模型、感知模型和通信模型的分辨率；所述装备子模型中还包括装备子模型指针；

其中，所述行为子模型的分辨率低于任务模型、指挥模型和交战规则模型的分辨率；所述行为子模型中还包括行为子模型指针。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述多分辨建模与仿真方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述多分辨建模与仿真方法的步骤。

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