CN117648811A - 一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，具体涉及水下仿真试验技术领域，包括以下步骤：针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，构建水下作战系统模型服务组合，并对服务组合进行智能装配；根据水下作战系统作战测试需求，搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境，并通过为全实物、半实物、全数字仿真测试环境构建通信，建立多源异构水下作战系统协同仿真测试环境。本发明填补传统基于模型的仿真验证技术缺少模型的智能构建和故障可视化展现，对于作战系统的仿真测试不具有充分的有效性和直观性的技术空白。

Description

一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法

技术领域

本发明涉及水下仿真试验技术领域，具体涉及一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法。

背景技术

传统的作战系统仿真测试主要的局限性在于试验条件以作战系统中实物设备为主导，数字/半实物仿真测试设备为辅助测试条件，实物设备的规模决定了验证条件与验证范围，当测试项目所需要的作战系统设备规模大于已有的设备规模或者作战系统设备研制进度不同时，试验无法正常开展。另外，传统基于模型的仿真验证技术缺少模型的智能构建和故障可视化展现，对于作战系统的仿真测试不具有充分的有效性和直观性。

因此，亟需一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

为此，本发明提供一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，以解决背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，包括以下步骤：

步骤一、针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，构建水下作战系统模型服务组合，并对服务组合进行智能装配；

步骤二、根据水下作战系统作战测试需求，搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境，并通过为全实物、半实物、全数字仿真测试环境构建通信，建立多源异构水下作战系统协同仿真测试环境；

步骤三、构建自动化测试系统，运用基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式，开展自动化测试；通过基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，进行可视化故障模拟。

优选的，步骤一具体包括：

S21、针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，对链式服务组合进行建模，进而构建水下作战系统模型服务组合；

S22、根据服务组合智能装配基本操作流程，实现服务组合的智能装配。

优选的，链式服务组合形成的具体步骤为：S31、查找满足需求的一系列服务；S32、将这些服务以过程的形式构造成为更为复杂的服务；S33、对服务链中的每一个服务执行顺序、服务之间的控制关系、数据流进行详细描述；S34、确定服务链执行逻辑。

优选的，所述服务组合智能装配基本操作流程包括以下环节：

S41、对涉及的多个验证目标进行识别梳理，设定服务组合智能装配的问题结构和价值导向，形成服务组合智能装配基本操作流程的问题构建环节；

S42、对水下作战系统需求进行解析，提取服务组合智能装配的偏好信息，对解空间进行降维或缩减，进而支撑后续构建候选接方案空间，形成服务组合智能装配基本操作流程的约束偏好信息提取环节；

S43、对偏好信息和约束依赖进行处理，设定组分层次以及组合层面的价值评价函数，将验证目标传递的价值导向注入到具体的数学模型，形成服务组合智能装配基本操作流程的价值建模环节；

S44、基于最优化算法，通过定义目标组合，将组合选择问题转化为多目标优化问题，得到服务组合智能装配基本操作流程的组合优化求解环节。

优选的，步骤二具体包括：

S51、搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境的步骤为：首先明确水下作战系统的测试目标和需求；再设计全实物、半实物或全数字的仿真子平台框架；结合不同系统和设备之间的通信和数据传输特性，构建全实物、半实物、全数字的仿真测试环境的通信；

S52、通过多源异构水下作战系统仿真测试方法，实现多源异构水下作战系统与仿真测试环境协同运行。

优选的，所述多源异构水下作战系统仿真测试方法的具体步骤包括：

建立滑动窗口动态建立与调整策略，设定异构节点时钟同步方法，确保协同仿真执行过程中各个节点的时钟同步，得到基于滑动窗口的时钟同步方法；

设计时间推进步长计算方法，实现时间推进确保仿真时序的正确推进，解决不同时间粒度混成同步问题，得到基于时间比例系数的动态时间推进方法；在时间同步和时间推进的基础上，提出能够实现不同研制进度下实物、半实物、全数字等多源异构节点的混合点对点构建方法，为不同仿真节点构建协同通信，得到多源异构水下作战系统协同仿真测试方法。

优选的，窗口内异构节点时钟同步方法的步骤为：

S71、建立测试步骤的归一化表示；

S72、设测试用例由多个测试步骤构成，记当前测试用例用到的测试节点为窗口节点，建立窗口；

S73、对于窗口内节点进行时间同步，而对于非窗口节点则不进行时间同步，窗口内节点进行时间同步时，选取窗口中的测试节点中最长仿真时间推进步长为仿真步长进行时间推进和同步。

优选的，时间推进步长计算方法的步骤为：

S81、建立不同节点间时间步长比例系数矩阵；

S82、建立反馈函数，以当前时间步长比例系数矩阵为输入，计算出下一步最优时间推进步长比例系数矩阵；

S83、规定下一步最优时间推进步长比例系数矩阵为上一步比例系数矩阵中的最长时间步长。

优选的，混合点对点构建方法的步骤为：

S91、将仿真测试节点的类型分为三类：全数字仿真节点、半实物仿真节点和全实物节点，对于待测多源异构嵌入式系统按照系统设计的模块划分为上述不同的节点；

S92、对于每一类型的节点集合，选取其中一个节点为中心节点，以选取的中心节点为中心服务节点构建全数字集中式网络、半实物集中式网络、全实物集中式网络；

S93、以各中心节点为集合建立分布式对等网络，形成混合了集中式和分布式网络的混合分布式网络。

优选的，步骤三具体包括：从测试剖面出发，研究水下作战系统的作战场景模式，通过场景模式组合实现对系统任务需求的充分覆盖，构造测试用例加载装置，并以基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式开展自动化测试。

其中基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式步骤为：S1、确定水下作战系统的需求和目标，并根据作战场景设计任务剖面，任务剖面包括重要任务、操作步骤、环境条件、性能要求等；2、根据任务剖面设计对应的试验方案，并准备必要的设备和环境，包括选择测试场地，准备水下作战系统硬件和软件等。3、根据任务剖面数据集按阶段进行试验执行，记录作战系统数据和指标。

通过基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，实现了故障模拟以及故障传播路径可视化功能，其中智能体的水下作战系统试验性虚拟验证的步骤为：1、设定各部件智能体内均包含功能、故障、测试三个模块，其中功能模块用来描述部件中输入与输出信号之间的关系，故障模块用来描述故障名称、故障位置等具体信息，测试模块用来检测各部件智能体的输出信号是否正常。2、在测试机中进行故障编号注入后，触发仿真机中接收故障编号的事件结构，按照事件结构中相关设定改变相关参数，完成虚拟故障注入。3、部件智能体外部设置信号输入、输出端口，利用状态变迁技术，可实现故障传播可视化功能。

本发明具有如下优点：

本发明通过水下作战系统模型服务组合进行智能装配，搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境，并通过为全实物、半实物、全数字仿真测试环境构建通信，建立多源异构水下作战系统协同仿真测试环境，运用基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式，开展自动化测试；基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，进行可视化故障模拟，与现有技术相比，填补传统基于模型的仿真验证技术缺少模型的智能构建和故障可视化展现，对于作战系统的仿真测试不具有充分的有效性和直观性的技术空白。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的服务组合模型和逻辑建模示意图；

图2是本申请一个实施方式的组合模型智能装配基本流程示意图；

图3是本申请一个实施方式的多源异构软件协同仿真测试方法示意图；

图4是本申请一个实施方式的水下作战系统协同仿真测试方法示意图；

图5是本申请一个实施方式的基于滑动窗口的时钟同步方法示意图；

图6是本申请一个实施方式的基于任务剖面的水下作战系统性能试验验证示意图；

图7是本申请一个实施方式的可视化仿真机智能体关系示意图；

图8是本申请一个实施方式的可视化测试故障模拟原理示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。

实施例1

参照说明书附图1-8，该实施例的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，包括水下作战系统模型服务组合构建和智能装配、虚实结合的协同仿真测试系统、自动化测试系统和可视化故障模拟。

具体的，本发明依托型号研制的“组合构建—智能装配—协同仿真—可视化自动测试”流程，支撑系统快速迭代设计，面向水下作战系统型号全设计周期，开展从基于组合模型智能装配的水下作战系统到基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，包括以下步骤：

步骤一、针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，构建水下作战系统模型服务组合，并对服务组合进行智能装配；

步骤二、根据水下作战系统作战测试需求，搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境，并通过为全实物、半实物、全数字仿真测试环境构建通信，建立多源异构水下作战系统协同仿真测试技系统。

步骤三、构建自动化测试系统，运用基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式，开展自动化测试，并通过基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，进行可视化故障模拟。

步骤一具体包括：

S21、针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，对链式服务组合进行建模，进而构建水下作战系统模型服务组合。

链式服务组合形成的具体步骤为：1、查找满足需求的一系列服务；2、将这些服务以过程的形式构造成为更为复杂的服务；3、对服务链中的每一个服务执行顺序、服务之间的控制关系、数据流进行详细描述；4、确定服务链执行逻辑。S22、根据服务组合智能装配基本操作流程，实现服务组合的智能装配。

所述服务组合智能装配基本操作流程包括以下环节：

S31、对涉及的多个验证目标进行识别梳理，设定服务组合智能装配的问题结构和价值导向，形成服务组合智能装配基本操作流程的问题构建环节；

S32、对水下作战系统需求进行解析，提取服务组合智能装配的偏好信息，对解空间进行降维或缩减，进而支撑后续构建候选接方案空间，形成服务组合智能装配基本操作流程的约束偏好信息提取环节；

S33、对偏好信息和约束依赖进行处理，设定组分层次以及组合层面的价值评价函数，将验证目标传递的价值导向注入到具体的数学模型，形成服务组合智能装配基本操作流程的价值建模环节。

S34、基于最优化算法，通过定义目标组合，将组合选择问题转化为多目标优化问题，得到服务组合智能装配基本操作流程的组合优化求解环节。

在本申请的一个实施方式中，由计算机根据服务语义关系、描述逻辑、分析推理后自动形成的一个服务组合模型和逻辑建模如图1所示，从模型组合的角度分析，首先根据水下作战系统的仿真需求服务进行组合性解析，将需求按照语义关系进行划分和抽象，找出满足组合要求的所有子模型(声纳探测模型、目标模型、潜艇实体模型、火力控制单元模型和鱼雷发射单元模型)，根据模型接口和功能的语义描述，进行语义提取与转换，同时与模型知识库进行比对，将提取的语义转换成组合推理引擎能够识别的语言，在组合规则库和模型知识库的共同作用下，按照作战行动的过程，遵循模型接口匹配规则、模型组合规则和模型约束规则，对模型组合流程进行建模，推理引擎按照模型服务组合流程对模型进行组合建模，形成一个组合的模型，确立各子模型之间的接口关系，然后将各个基本服务的执行顺序、数据传递关系和接口连接关系等以服务的方式进行描述和封装，并进行模型组合性验证，最后将组合结果以服务的方式输出。从服务组合的角度分析，服务组合的任务是发现一组服务可以满足服务请求，组合结果可能是一个服务或一个服务链，也可能是一个带有分支和汇合结构的服务集合。

假设DS1、DS2、DS3和DS4分别表示鱼雷发射单元平台服务、地面机动服务、通信服务和传感器服务，按照服务组合的需求封装组合成鱼雷发射单元模型服务；ZS1、ZS2和ZS3分别表示潜艇平台服务、地面机动服务和通信服务，根据潜艇运行需求封装组合成潜艇实体模型服务；MS1和MS2分别表示目标平台服务和地面机动平台服务，封装组合成目标模型服务；LS1和LS2分别表示声纳通信服务和传感器服务，封装组合成声纳探测模型服务；HS1和HS2分别表示火力目标分配服务和控制服务，封装组合成火力元控制模型服务。在服务组合的内部，逻辑上划分为8个服务交互调用的子过程，这8个基本过程分别是；鱼雷发射单元模型服务与目标模型服务的交互；鱼雷发射单元模型服务与潜艇实体模型服务的交互；潜艇实体模型服务与声纳探测模型服务的交互；声纳探测模型服务与目标模型服务的交互；鱼雷发射单元模型服务与声纳探测模型服务的交互；潜艇实体模型服务与火力控制单元模型服务的交互；火力控制单元模型服务与鱼雷发射单元模型服务的交互；鱼雷发射单元模型服务与潜艇实体模型服务的交互。

在本申请的一个实施方式中，组合模型智能装配基本流程如图2所示，从一般性的角度来说，组合选择包括四个基本步骤：问题构造，偏好信息提取，基于偏好信息建立价值函数以及目标组合识别与优化选取。虽然这四个步骤在流程次序上来说，是先后依次进行，但是在任何步骤，组合选择决策都可以再次回溯到之前的阶段。

步骤二具体包括：

S41、搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境的步骤为：首先明确水下作战系统的测试目标和需求；再设计全实物、半实物或全数字的仿真子平台框架；结合不同系统和设备之间的通信和数据传输特性，构建全实物、半实物、全数字的仿真测试环境的通信；

S42、通过多源异构水下作战系统仿真测试方法，实现多源异构水下作战系统与仿真测试环境协同运行。

所述多源异构水下作战系统仿真测试方法的具体步骤包括：

建立滑动窗口动态建立与调整策略，设定窗口内基于半分布式结构的协同仿真测试方法，确保协同仿真执行过程中各个节点的时钟同步，得到基于滑动窗口的时钟同步方法；

优选的，窗口内异构节点时钟同步方法的步骤为：

S71、建立测试步骤的归一化表示；

S72、设测试用例由多个测试步骤构成，记当前测试用例用到的测试节点为窗口节点，建立窗口；

S73、对于窗口内节点进行时间同步，而对于非窗口节点则不进行时间同步，窗口内节点进行时间同步时，选取窗口中的测试节点中最长仿真时间推进步长为仿真步长进行时间推进和同步。

设计时间推进步长计算方法，实现时间推进确保仿真时序的正确推进，解决不同时间粒度混成同步问题，得到基于时间比例系数的动态时间推进方法；

优选的，时间推进步长计算方法的步骤为：

S81、建立不同节点间时间步长比例系数矩阵；

S82、建立反馈函数，以当前时间步长比例系数矩阵为输入，计算出下一步最优时间推进步长比例系数矩阵；

S83、规定下一步最优时间推进步长比例系数矩阵为上一步比例系数矩阵中的最长时间步长。

在时间同步和时间推进的基础上，提出能够实现不同研制进度下实物、半实物、全数字等多源异构节点的混合点对点构建方法，为不同仿真节点构建协同通信，得到多源异构水下作战系统协同仿真测试方法。

优选的，混合点对点构建方法的步骤为：

S91、将仿真测试节点的类型分为三类：全数字仿真节点、半实物仿真节点和全实物节点，对于待测多源异构嵌入式系统按照系统设计的模块划分为上述不同的节点；

S92、对于每一类型的节点集合，选取其中一个节点为中心节点，以选取的中心节点为中心服务节点构建全数字集中式网络、半实物集中式网络、全实物集中式网络；

S93、以各中心节点为集合建立分布式对等网络，形成混合了集中式和分布式网络的混合分布式网络。

在本申请的一个实施方式中，建立全数字、半实物、全实物多源异构嵌入式的协同仿真测试环境实现对不同研制进度下多源异构水下作战系统的仿真测试的一种新的多源异构水下作战系统仿真测试方法如图3所示，首先建立滑动窗口动态建立与调整策略，提出窗口内异构节点时钟同步方法，实现协同仿真执行过程中各个节点的时钟同步，解决时间一致性问题。以此为基础，设计时间推进步长计算方法，实现时间推进确保仿真时序的正确推进，解决不同时间粒度混成同步问题，满足不同复杂测试场景下强弱实时性混合系统的协同仿真要求。在上述时间同步和时间推进的基础上，提出能够实现不同研制进度下实物、半实物、全数字等多源异构节点的水下作战系统仿真构建方法，实现不同仿真节点之间的协同通信，满足不同研制进度下多源异构水下作战系统多源异构节点协同仿真、多任务并发、实时激励注入等测试要求，实现任务剖面和测试场景的充分覆盖，完整模拟软件应用场景，以支持尽早、尽快发现缺陷并进行缺陷预防。本实施例中，水下作战系统协同仿真测试方法的架构示意图如图4所示，以不同研制进度下水下作战系统实物、半实物、全数字多源异构混成系统为输入，建立半分布式点对点协同仿真测试框架，以节点类型为判据，建立同一类型节点内的集中式点对点结构，不同集中式点对点之间通过超级节点建立分布式结构，实现半分布式点对点框架，实现不同仿真节点之间的协同通信，满足不同研制进度下装备水下作战系统多源异构节点协同仿真、多任务并发、实时激励注入等测试要求。

本实施例中，基于滑动窗口的时钟同步方法的示意图如图5所示，通过对测试用例的解析，建立测试用例的归一化表示，识别当前仿真步骤中需要用到的节点(窗口节点)，实现滑动窗口的动态建立与调整，并对窗口内节点进行时钟同步，从而实现协同仿真执行过程中节点时钟的高效同步，解决时间一致性问题。

步骤三具体包括：

从测试剖面出发，研究水下作战系统的作战场景模式，通过场景模式组合实现对系统任务需求的充分覆盖，构造测试用例加载装置，并以基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式开展自动化测试。其中基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式步骤为：1、确定水下作战系统的需求和目标，并根据作战场景设计任务剖面，任务剖面包括重要任务、操作步骤、环境条件、性能要求等；2、根据任务剖面设计对应的试验方案，并准备必要的设备和环境，包括选择测试场地，准备水下作战系统硬件和软件等。3、根据任务剖面数据集按阶段进行试验执行，记录作战系统数据和指标。

通过基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，实现了故障模拟以及故障传播路径可视化功能，其中智能体的水下作战系统试验性虚拟验证的步骤为：1、设定各部件智能体内均包含功能、故障、测试三个模块，其中功能模块用来描述部件中输入与输出信号之间的关系，故障模块用来描述故障名称、故障位置等具体信息，测试模块用来检测各部件智能体的输出信号是否正常。2、在测试机中进行故障编号注入后，触发仿真机中接收故障编号的事件结构，按照事件结构中相关设定改变相关参数，完成虚拟故障注入。3、部件智能体外部设置信号输入、输出端口，利用状态变迁技术，可实现故障传播可视化功能。

本申请的基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，自动化测试系统的设计如下，首先，从可靠性测试剖面出发，研究水下作战系统的典型作战场景模式，通过场景模式组合实现对系统任务需求的充分覆盖。之后，研究场景模式的标识及其在线感知方法，通过硬件传感器、软件数据总线的状态采集等途径，获取状态数据，设计场景模式识别机制，甄别当前系统所处的场景模式。其次，在此基础上，进一步研究软件测试用例与场景模式对应的覆盖关系，确定每一场景下，能够获得对可靠性实现有效检测的测试用例集合。最后，通过场景模式识别机制和场景与测试用例覆盖关系分析，构造测试用例加载装置，能够对水下作战系统，根据不同的作战场景加载检测能力强的测试用例。此外，研究测试用例动态加载优先级策略，根据任务步骤中所执行的历史测试用例，确定后续的最优测试用例序列，实现覆盖充分性高、执行性能优化的可靠性测试过程。针对水下作战系统的特点，开发仿真主控系统软件、模拟信号控制系统和测试用例执行软件。其中，仿真主控软件主要完成测试的初始化，报告态势初始化，仿真节点初始化、测试过程干预等功能；测试用例自动执行软件作为测试用例执行引擎主要用于加载测试用例并生成测试用例脚本，完成时序控制、同步控制执行测试脚本，最终实现水下作战系统软件测试用例自动执行技术。

本申请的基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证技术，基于任务剖面的水下作战系统性能试验验证示意图如图6所示，针对当前作战系统关键技术指标验证、使用流程验证等急需的性能验证支撑技术，建立面向通用化试验验证运行支撑平台，基于统一试验技术标准体系和数据总线，构建系统仿真试验验证模型，以支持水下作战系统开展全流程完整任务剖面的虚实融合试验验证。试验验证分为四个阶段，分别是论证设计阶段、仿真验证阶段、实装测试阶段和使用维护阶段，这四个阶段受水下作战系统需求技术指标指导，以总体性能参数预估、细粒度性能数据集、全剖面性能效能数据集、全剖面性能效能包络数据集四个维度进行全剖面性能试验验证。围绕水下作战系统全寿命周期性能试验基础共性技术需求，构建以试验建模技术为基础，以试验运行支撑技术与调度管理技术为核心，以通用试验设计工具和试验数据中心为支撑的总体技术框架，构建一体化的性能验证框架体系，建立覆盖全要素的新质复杂装备性能样机和体系化性能数据池，围绕水下作战系统从设计到研制、体系集成、训练和运用各阶段对多维度性能需求，提供基于服务的高可信、体系化性能验证与支撑。

本申请的基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证技术，可视化故障模拟原理示意图如图7所示，通过基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，实现故障模拟以及故障传播路径可视化功能，建立的装备可视化仿真机是一个由多个基本智能体进行协同工作来实现复杂功能的系统，各智能体间相互独立，具有完善的系统反馈机制，运行仿真机后以动画的形式展现装备的工作状态。仿真机各部件智能体组成系统主智能体，主智能体将全面展示整个系统的运行状态。各部件智能体内通过Java编程设有功能模块、测试模块、故障模块，在测试机中进行故障编号注入后，触发仿真机中接收故障编号的事件结构，按照事件结构中相关设定改变相关参数，从而完成虚拟故障注入。部件智能体外部设置信号输入、输出端口，利用状态变迁技术，可实现故障传播可视化功能。各部件智能体的信号传输是由智能体之间通信进行数据交互，从而模拟实体装备中各部件的信息传递。可视化仿真机智能体关系如图8所示，为使可视化虚拟样机运行状态更接近于水下作战系统实体，需要制定好智能体内部规则和智能体之间的数据通信。因此本项目设定各部件智能体内均包含功能、故障、测试3个模块，其中功能模块用来描述部件中输入与输出信号之间的关系，故障模块用来描述故障名称、故障位置等具体信息，测试模块用来检测各部件智能体的输出信号是否正常。各部件智能体中功能模块的输入和输出变量、物理参数均是部件智能体内部重要的参数，由仿真建模平台中参数变量进行表示，每个物理参数都有自身的状态转移图，参数变化超过阈值范围后引起其状态图条件变迁，由绿色变迁为红色，从而实现故障可视化功能。部件智能体部分参数变化后，输出变量产生变化，当其作为输入变量进入其他部件智能体后，可能会引起其他智能体参数发生变化，甚至超过其设定的阈值。当各个部件智能体的状态转移图发生变化后，利用其状态变迁展示故障传播路径。

本申请的基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证技术，采用虚实融合技术进行架构设计，建设由水下作战系统、虚拟作战系统、数字水下作战设施组成的试验环境，构建基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证能力，实现了在真实试验环境与水下作战系统仿真模型结合的基础上，实施对不同研制进度下多源异构水下作战系统的试验验证，为行业内相关领域大规模仿真试验验证的组织规划实施及管理奠定了基础。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，构建水下作战系统模型服务组合，并对服务组合进行智能装配；

步骤二、根据水下作战系统作战测试需求，搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境，并通过为全实物、半实物、全数字仿真测试环境构建通信，建立多源异构水下作战系统协同仿真测试环境；

步骤三、构建自动化测试系统，运用基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式，开展自动化测试；通过基于智能体的水下作战系统试验性虚拟验证，进行可视化故障模拟。

2.根据权利要求1所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：步骤一具体包括：

S21、针对水下作战系统典型作战任务的作战需求，对链式服务组合进行建模，进而构建水下作战系统模型服务组合；

S22、根据服务组合智能装配基本操作流程，实现服务组合的智能装配。

3.根据权利要求2所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：链式服务组合形成的具体步骤为：S31、查找满足需求的一系列服务；S32、将这些服务以过程的形式构造成为更为复杂的服务；S33、对服务链中的每一个服务执行顺序、服务之间的控制关系、数据流进行详细描述；S34、确定服务链执行逻辑。

4.根据权利要求2所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：所述服务组合智能装配基本操作流程包括以下环节：

S41、对涉及的多个验证目标进行识别梳理，设定服务组合智能装配的问题结构和价值导向，形成服务组合智能装配基本操作流程的问题构建环节；

S42、对水下作战系统需求进行解析，提取服务组合智能装配的偏好信息，对解空间进行降维或缩减，进而支撑后续构建候选接方案空间，形成服务组合智能装配基本操作流程的约束偏好信息提取环节；

S43、对偏好信息和约束依赖进行处理，设定组分层次以及组合层面的价值评价函数，将验证目标传递的价值导向注入到具体的数学模型，形成服务组合智能装配基本操作流程的价值建模环节；

S44、基于最优化算法，通过定义目标组合，将组合选择问题转化为多目标优化问题，得到服务组合智能装配基本操作流程的组合优化求解环节。

5.根据权利要求1所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：步骤二具体包括：

S51、搭建虚实结合的适用于水下作战系统的仿真测试环境的步骤为：首先明确水下作战系统的测试目标和需求；再设计全实物、半实物或全数字的仿真子平台框架；结合不同系统和设备之间的通信和数据传输特性，构建全实物、半实物、全数字的仿真测试环境的通信；

S52、通过多源异构水下作战系统仿真测试方法，实现多源异构水下作战系统与仿真测试环境协同运行。

6.根据权利要求5所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：所述多源异构水下作战系统仿真测试方法的具体步骤包括：

建立滑动窗口动态建立与调整策略，设定异构节点时钟同步方法，确保协同仿真执行过程中各个节点的时钟同步，得到基于滑动窗口的时钟同步方法；

设计时间推进步长计算方法，实现时间推进确保仿真时序的正确推进，解决不同时间粒度混成同步问题，得到基于时间比例系数的动态时间推进方法；在时间同步和时间推进的基础上，提出能够实现不同研制进度下实物、半实物、全数字等多源异构节点的混合点对点构建方法，为不同仿真节点构建协同通信，得到多源异构水下作战系统协同仿真测试方法。

7.根据权利要求6所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：窗口内异构节点时钟同步方法的步骤为：

S71、建立测试步骤的归一化表示；

S72、设测试用例由多个测试步骤构成，记当前测试用例用到的测试节点为窗口节点，建立窗口；

S73、对于窗口内节点进行时间同步，而对于非窗口节点则不进行时间同步，窗口内节点进行时间同步时，选取窗口中的测试节点中最长仿真时间推进步长为仿真步长进行时间推进和同步。

8.根据权利要求6所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：时间推进步长计算方法的步骤为：

S81、建立不同节点间时间步长比例系数矩阵；

S82、建立反馈函数，以当前时间步长比例系数矩阵为输入，计算出下一步最优时间推进步长比例系数矩阵；

S83、规定下一步最优时间推进步长比例系数矩阵为上一步比例系数矩阵中的最长时间步长。

9.根据权利要求6所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：混合点对点构建方法的步骤为：

S91、将仿真测试节点的类型分为三类：全数字仿真节点、半实物仿真节点和全实物节点，对于待测多源异构嵌入式系统按照系统设计的模块划分为上述不同的节点；

S92、对于每一类型的节点集合，选取其中一个节点为中心节点，以选取的中心节点为中心服务节点构建全数字集中式网络、半实物集中式网络、全实物集中式网络；

S93、以各中心节点为集合建立分布式对等网络，形成混合了集中式和分布式网络的混合分布式网络。

10.根据权利要求1所述的一种基于组合模型智能装配的虚实融合设计验证方法，其特征在于：步骤三具体包括：从测试剖面出发，研究水下作战系统的作战场景模式，通过场景模式组合实现对系统任务需求的充分覆盖，构造测试用例加载装置，并以基于任务剖面的水下作战系统试验验证方式开展自动化测试。