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模型驱动的天基支援一体化仿真技术研究

任育利 游令非 常创业 郭志奇

任育利, 游令非, 常创业, 郭志奇. 模型驱动的天基支援一体化仿真技术研究[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251004
引用本文: 任育利, 游令非, 常创业, 郭志奇. 模型驱动的天基支援一体化仿真技术研究[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251004
REN Yuli, YOU Lingfei, CHANG Chuangye, GUO Zhiqi. Research on Model-Driven Integrated Simulation Technology for Space-Based Support[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251004
Citation: REN Yuli, YOU Lingfei, CHANG Chuangye, GUO Zhiqi. Research on Model-Driven Integrated Simulation Technology for Space-Based Support[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251004

模型驱动的天基支援一体化仿真技术研究

doi: 10.11999/JEIT251004 cstr: 32379.14.JEIT251004
基金项目: 国家自然科学基金(62176015)
详细信息
    作者简介:

    任育利:男,硕士生,研究方向为MBSE、体系架构开发、系统多学科统一建模

    游令非:男,助理研究员,研究方向为MBSE、体系架构开发、模型验证和确认

    常创业:男,副研究员,研究方向为使命工程、体系架构开发

    郭志奇:男,助理研究员,研究方向为使命工程,作战可视化推演

    通讯作者:

    游令非 youlinfei@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN927; TP391.9

Research on Model-Driven Integrated Simulation Technology for Space-Based Support

Funds: The National Natural Science Foundation of China (grant number 62176015)
  • 摘要: 该文聚焦于基于模型的系统工程(MBSE)应用于天基支援一体化仿真,旨在解决复杂运行体系下信息描述、系统互操作与集成仿真的关键难题。针对传统仿真方法在功能逻辑-时空信息的跨平台协同、动态扩展和高效集成方面的不足,该文提出一种基于离散事件系统规范(DEVS)的多视角建模仿真方法,并构建了“1个平台+N个组件适配器”的分布式混合仿真集成框架。该框架通过基本对象管理、异构软件适配器、时间管理控制和发布订阅四大核心模块,实现了对系统模型的抽象化互联、仿真资源的即插即用、全局时序的精确同步以及高性能实时通信,有效支撑了异构仿真软件的互操作与可重用。在此基础上,进一步设计了联合仿真系统,整合体系架构开发与验证软件与运行可视化与推演的时空仿真软件,利用消息中间件实现状态机与时空模型之间的双向同步交互,完成了从运行概念到数字推演的闭环验证。以“海上天基支援拒止”为典型场景,开展了运行概念设计、资源分析与联合仿真,验证了体系功能逻辑的合理性与可信性。该研究成果为复杂联合运行体系的数字化设计、推演优化与方案改进提供了有效的技术路径与环境支撑。
  • 图  1  DEVS原子、耦合模型示例

    图  2  基于DEVS的MBSE联合仿真技术架构

    图  3  基于离散事件的分布式混合仿真总线功能架构

    图  4  (a)海上天基支援拒止体系战略动机分析 (b)海上天基支援拒止体系战略流程分析

    图  5  (a)海上天基支援拒止体系节点结构分析 (b)海上天基支援拒止体交联定义

    图  6  (a)天基探测节点状态机 (b)拒止节点状态机 (c)指控节点状态机

    图  7  海上天基支援拒止系统架构的结构分析

    图  8  联合仿真系统组件开发

    图  9  (a)卫星回传态势信息各节点状态机仿真 (b)卫星回传态势信息时空信息仿真

    表  1  本文方法与现有联合仿真方法比较

    对比维度 本文方法 OOSEM / Arcadia
    (主流MBSE方法)
    HLA(高层体系结构) FMI/FMU(功能模型接口)
    建模范式 基于DEVS的离散事件+连续
    混合系统建模,支持功能逻辑与
    时空行为统一描述
    以SysML为主,侧重架构
    设计与需求追溯,物理行为
    建模能力弱
    基于对象类(FOM/SOM),
    强调联邦成员间数据交互
    聚焦组件级模型封装,
    支持固定步长协同仿真
    异构集成能力 通过“N个组件适配器”
    实现任意异构软件(如STK,
    MATLAB、自研推演系统)
    即插即用
    需依赖特定工具链(如Cameo,
    Capella),跨平台集成困难
    依赖RTI中间件,配置复杂,
    对非HLA兼容系统支持有限
    仅支持符合FMI标准的模型,
    无法直接集成非FMU软件
    时空一致性
    保障
    内置全局时间管理模块,支持
    精确事件同步与因果序控制
    无内建时序机制,需额外
    引入仿真工具补充
    提供时间推进服务(TSA/NTS),但精度
    受限于联邦成员实现
    依赖主调度器协调,难以处理
    动态事件与反馈回路
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-26
  • 修回日期:  2025-12-25
  • 录用日期:  2025-12-29
  • 网络出版日期:  2026-01-09

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