关于仿真模型检验的研究

仿真系统的可信性,它关系到系统的研制周期、使用寿命和可靠性。建模仿真可信性研究,又称为建模仿真“校核、验证和确认”,就是解决模型有用、敢用和相信问题,这是非常重要的。建模仿真VV＆A研究包括概念性研究、建模仿真VV＆A过程、VV＆A技术方法等。事实上,建模仿真VV＆A是建模仿真的全面质量管理,包含技术和管理工作。该文通过借鉴国内外在该领域的研究成果,对建模仿真VV＆A理论进行了概述研究,并给出建模仿真方法。     

建模与仿真及VV＆A管理系统设计

为了对建模与仿真（Modeling and Simulation，M＆S）以及校核、验证与确认（Verification、Validation and Accreditation，VV＆A）活动的全生命周期予以有效管理，提高建模与仿真的可信性，设计了建模与仿真及VV＆A管理系统（Modeling ＆ Simulation and VV＆A Management System，MSVMS）。MSVMS以一套完备的M＆S及VV＆A信息管理分布式数据库为核心，采用对M＆S及VV＆A开发应用过程中各种状态信息与事件信息记录的方式，对M＆S以及VV＆A全生命周期进行管理，并具有通用性和灵活性的特点。该系统已经成功用于管理某型地空导弹建模与仿真试验，为整个系统的确认与验收提供了有益的帮助。     

系统建模与仿真应用的校验、确认与验收

以美国国防部（DoD）近年来对建模与仿真（M＆S）应用所做的校验、确认与验收（VV＆A）研究工作为基础，介绍了关于M＆S应用的校验、确认、验收、鉴定等概念；结合软件工程的3P指标提出一种通用的形式化表示的M＆S应用VV＆A框架；讨论了M＆S应用可信度指标的层次化体系的建立与评价方法，引入了Kiviat图；最后介绍了一个用于M＆S可信度评价的计算机软件平台——EE（Evaluation Environment，评价环境）。     

联邦概念模型及其VV＆A研究

联邦概念模型(FCM)是联邦设计和开发的基础,对联邦概念模型进行VV＆A有助于提高模型可重用性和互操作性.由于FCM中定性描述多于定量描述,不利于VV＆A结果的客观性,而形式化方法是解决上述问题的重要途径.总结了国内外在概念模型的定义、建模方法以及模型形式化描述等方面的主要研究观点,讨论了HLA联邦概念模型开发过程及其完整性、正确性和一致性问题,阐述了FCM的VV＆A过程和技术,介绍了有利于减少VV＆A结果的主观性的基于模糊AHP的专家评审法和基于时态逻辑的形式化校核方法,最后讨论了形式化方法在联邦概念模型VV＆A中的应用.     

联合作战模拟的VV&A

该文首先综述了一般仿真活动中VV＆A(即模型的校核、验证和确认)的基本概念,它在一般仿真活动中的基本任务及与仿真活动之间的关系。然后介绍了联合作战模拟涉及的相关概念,简单描述了作战模拟领域军事模型建模工作的基本过程,最后在分析联合作战模拟特点的基础上,从工程实施角度对构造联合作战模拟系统的VV＆A问题进行了研究。     

M＆S全周期中VV＆A过程模型研究

建模与仿真全周期中VV＆A过程的规范化对经济、有效地进行M＆S，减少人力和资源的浪费具有重要的意义。文中从计划和开发结构化VV＆A的角度，提出了一个M＆S全周期中VV＆A一般过程的改进模型。该模型是综合现有VV＆A过程模型，通过在DMSO所提出的VV＆A过程模型基础上引入数据V＆V，并通过对结果确认、信息归档等VV＆A过程模型中的几个重要阶段进行调整，实现了对VV＆A过程模型的改进，以期扩大拓展VV＆A过程模型的适用范围，为M＆S经济、高效地执行产生一定的促进作用。     

仿真VV＆A研究综述

对于大型、复杂的仿真系统，在建模与仿真的全生命周期中进行VV＆A研究，意义非常重大。该文对仿真VV＆A的研究加以全面探讨，首先回顾国内外仿真VV＆A研究的历史和现状，找出国内与国外VV＆A研究的差距；其次简单介绍VV＆A的概念和原则，并对容易混淆的概念加以分析、比较；接着根据美国国防部制定的VV＆A建议指导规范，以某模拟测试系统仿真为例，洋细介绍VV＆A研究的过程与方法；最后针对国内仿真VV＆A研究的现状，提出了VV＆A研究需要解决的关键问题及其发展方向。     

任务空间概念模型执行机制初探

任务空间概念模型（CMMS）是建立作战模拟系统的根据,概念模型的错误,将直接导致作战模拟系统运行结果不可信.因此,任务空间概念模型的质量非常关键,如何对任务空间概念模型进行校核、验证与确认（VV＆A）是一个非常值得研究的问题.该文在建立任务空间概念模型的形式化描述的基础上,建立了任务空间概念模型的执行机制,并提出了通过概念执行来对模型进行检查的方法.结果表明,通过概念执行,可以挖掘概念模型在结构上和逻辑上的一些错误.     

建模与仿真VV&A相关概念、定义和术语研究

在国外,尤其是美国,建模与仿真(ModelingandSimulation,M＆S)及校核、验证与确认(Verification,ValidationandAccredi tation,VV＆A)相关概念、定义和术语的研究已趋于成熟。我国目前在该领域的研究仍是空白。通过研究国内外大量相关资料,深入分析了建模与仿真VV＆A概念、定义和术语研究的重要意义;根据建立定义和术语的一般原则,为部分概念撰写定义,并赋予每个概念指称,同时也分析了常见的一些不恰当的术语。这不仅有助于人们对建模与仿真VV＆A概念性研究引起重视;而且也有助于人们进行建模与仿真VV＆A相关概念、定义和术语的研究。     

基于VV&A的联邦开发和执行过程改进研究

针对联邦开发和执行过程中描述现实世界不准确、仿真结果可信度低等不足,引入VV＆A过程,成立VV＆A小组专门负责系统的校验和验证工作,明确了联邦开发和执行过程改进的全生命周期,提出了“一个目标,两条主线”的联邦开发和执行过程改进策略：“一个目标”即基于模型仿真真实世界满足用户需求的目标;“两条主线”即以联邦开发人员为中心的模型建立和实现路线以及以、VV＆A小组为主线的校验和验证路线,两者同步开展工作,互相控制和制约,共同维护系统的准确性和可信性。     

基于UML的软件形式化需求分析与验证

针对软件开发中传统的需求分析方法所存在的需求描述不完整、具有二义性和不一致性问题,提出一种形式化需求分析方法。介绍根据用户需求采用形式化方法获取软件需求说明书并设计软件的统一建模语言（UML）模型的过程,及对该UML模型进行形式化描述,采用形式化验证技术对形式化后的UML模型进行需求验证,以确保设计的UML模型的正确性。实验结果表明,形式化的需求分析方法克服了传统需求分析方法中存在的问题。     

面向钢铁企业能源流程的逐步形式化建模方法

针对钢铁企业能源流程的特点,以及以往能源建模存在的不足,提出一种从UML到Petri网模型逐步形式化的建模方法。所建模型可以通过仿真平台进行验证评估,对能源流程进一步定性和定量分析,深入理解、优化,并可以根据反馈结果对UML模型进行修改,有助于提高系统编码实现的准确性,保证工程技术人员高效建模。以炼铁系统的能源流程系统建模为例,对方法进行说明。     

基于时序描述逻辑的UML顺序图形式化研究

在统一建模语言（UML）规范中顺序图的语义是以自然语言的形式描述的,是一种半形式化的语言,不能对系统的交互行为进行形式化分析及论证.针对UML顺序图缺乏精确的形式化描述问题,根据顺序图的时序特征,提出了增加交互操作符的UML顺序图的六元组形式化方法.对描述逻辑进行时序扩展,得到可表示动态和时序语义的形式化规范——时序描述逻辑.应用时序描述逻辑的时态算子得到时序描述逻辑语义形式的UML顺序图.用UML顺序图描述完整的C语言执行过程,将其形式化描述,实验结果表明,这种方法是可行的.     

UML Statechart图的操作语义

面向对象标准建模语言UML(unified modeling language)缺乏精确的动态语义.根据UML1.1语义文档,提出描述对象状态机的UML Statechart图的形式化操作语义.该语义覆盖了UML Statechart图的绝大部分特征,为UML Statechart图的代码产生、模拟和测试用例生成奠定了基础.根据上述语义,基于Rose98完成了UML Statechart图的测试用例生成和测试过程的模拟.     

UML2.0顺序图的时序描述逻辑语义

针对UML2.0顺序图用于对象间交互行为建模时存在动态语义缺乏精确形式化描述的问题,提出一种基于时序描述逻辑的UML2.0顺序图形式化方法。对描述逻辑进行时序扩展,得到可表示动态和时序语义的形式化规范——时序描述逻辑,根据UML2.0新增的交互操作符将UML2.0顺序图分成一个或多个最大顺序片段,通过形式化最大顺序片段和交互操作符得到UML2.0顺序图的时序描述逻辑语义。实例检验结果表明,该方法具有可行性。     

基于描述逻辑的带依赖属性UML类图

分析基于描述逻辑的统一建模语言(UML)类图形式化方法的研究现状和存在的问题,提出一种基于描述逻辑的带依赖属性UML类图的形式化方法。研究带依赖属性UML类图的数据属性依赖、行为属性依赖和全局属性依赖的描述逻辑形式化问题。给出带依赖属性UML类图向描述逻辑知识库转化的方法,以及带依赖属性UML类图知识库可满足性定理及其正确性证明。     

基于动态描述逻辑的UML状态图形式化方法

统一建模语言(UML)状态图包括静态语义和动态语义.针对该特点,提出基于动态描述逻辑的UML状态图形式化方法,介绍动态描述逻辑DDL_SHOIN(D)的语法和语义,设计UML状态图的DDL_SHOIN(D)形式化方法,研究状态图动作推理问题.给出状态图状态可达性和动作包含关系的定义,并证明其正确性.     

土石方开挖数学模型和仿真系统的设计与研究

建立了土石方开挖数学模型,将开挖过程简化为相应的数学问题,利用数学理论进行分析和研究,为土石方分区分层分块开挖原则提供了科学的方法和理论的指导。讨论了土石方开挖仿真系统的组成、统一建模语言（Unified Modeling Language,UML）的建模机制,提出了一种基于UML土石方开挖仿真系统的建模方法,并利用Rational Rose工具对其进行面向对象的可视化建模,详细阐述了系统用例模型、静态模型和动态模型的建模过程。实例分析说明了土石方开挖数学模型、UML建模机制是有效的、可行的。     

使用Object-Z获取形式需求

针对软件需求描述中用UML描述的模型与形式需求说明相比不利于推理和验证的问题,使用统一过程建立用UML描述的需求模型并对其进行形式化,获得用Object-Z描述形式需求说明的方法和步骤,并结合实例进行论述. 提出利用形式方法验证和确认非形式需求规格说明的过程. 该研究为验证和确认非形式规格说明提供1种有效方法.     

基于HLA的防空导弹营火力仿真系统设计

根据当前空防对抗系统的组成及特点,在建立某型防空导弹营火力仿真系统实体模型的基础上,结合以往项目开发经验,简化联邦开发与执行模型,研究基于UML的HLA开发过程,分4步对仿真系统联邦进行设计和实现。针对目前仿真系统可信度校验难度大的问题,构建该仿真系统的可信度评估层次模型,设计一种基于最优传递矩阵和三角模糊数的层次分析法,既可避免人为主观因素的影响,又可保证评估过程高效性。仿真实验结果表明,该系统高效可信,节省训练经费,为防空导弹分队火力单元的部署和作战效能的改进提供辅助决策手段。