大型復雜裝備虛擬操作訓練系統(tǒng)設計方法研究.pdf

1、本文將虛擬現(xiàn)實技術、計算機仿真技術、人工智能技術引入大型復雜裝備操作訓練，設計了大型復雜裝備虛擬操作訓練系統(tǒng)，為大型復雜裝備操作訓練提供了一種新的途徑和方法。 本文對大型復雜裝備虛擬操作訓練系統(tǒng)的結構、過程建模方法、面向Agent設計方法、聯(lián)邦仿真流程進行了深入研究，提出了大型復雜裝備操作訓練系統(tǒng)通用框架、基于OKDN（Operation Knowledge Description Net）過程建模方法、大型復雜裝備操作訓練系統(tǒng)

2、的多Agent體系，結合視景仿真循環(huán)和HLA聯(lián)邦循環(huán)設計了系統(tǒng)的仿真流程。論文最后應用上述技術完成了某型導彈分布式虛擬操作訓練系統(tǒng)的開發(fā)。 論文主要研究內(nèi)容包括： 一、基于HLA的大型復雜裝備分布式操作訓練系統(tǒng)通用框架研究。首先對虛擬操作訓練系統(tǒng)中的作業(yè)模型、過程模型以及它們之間的關系進行了研究，為虛擬操作訓練系統(tǒng)過程建模指明了思路。然后研究了單操作手虛擬操作訓練的結構，給出了系統(tǒng)構成，并進而研究了基于HLA大型復雜裝備

3、虛擬操作訓練系統(tǒng)結構，給出了HLA聯(lián)邦與虛擬操作訓練的通用映射關系。最后討論了虛擬操作訓練系統(tǒng)面向Agent的設計方法，劃分了具體的Agent。 二、虛擬操作訓練系統(tǒng)過程建模方法研究。首先分析了操作過程建模需求，然后研究了過程建模工具UML、PERT圖、Petri網(wǎng)和IDEF3等，提出了擴展Petri網(wǎng)功能進行操作訓練過程建模的思路，并提出了一種用于操作訓練過程建模的高級Petri網(wǎng)技術—操作知識描述Petri網(wǎng)（Operati

4、on Knowledge Description Nets，OKDN）。OKDN是在隨機賦時變遷Petri網(wǎng)（STPN）的基礎上進行擴展的，在定義中增加了固定時延量和隨機延時量，并對STPN中的變遷進行重新定義，使其不僅方便描述操作過程性知識，而且能夠描述操作控制型知識。 三、虛擬操作訓練系統(tǒng)多Agent體系設計研究。分別研究了智能訓練任務生成Agent（ITPA）、受訓者智能評估Agent（ITEA）、智能虛擬人Agent（I

5、VMA）和智能過程控制Agent（IPCA）的設計方法。研究了使用決策表方法實現(xiàn)訓練目標與訓練任務的映射，設計了操作——響應模型以及誤操作和操作延遲數(shù)據(jù)采集算法，采用混合控制方法實現(xiàn)了虛擬人運動控制，并設計了一種受訓者操作水平的智能評估算法。 四、虛擬操作訓練系統(tǒng)聯(lián)邦成員仿真流程設計研究。首先對智能聯(lián)邦成員間交互處理Agent（IIDFA）進行了研究，將其劃分為聯(lián)邦對象模型設計和聯(lián)邦成員間交互模型設計兩部分，并分別提出了對象模型

6、和聯(lián)邦成員間交互模型的設計方法。然后在ITPA、ITEA、IVMA和IPCA設計的基礎上，結合視景仿真循環(huán)和聯(lián)邦仿真循環(huán)的設計方法，提出了聯(lián)邦成員仿真流程。 五、設計了某型導彈基于HLA分布式虛擬操作訓練系統(tǒng)。采用虛擬現(xiàn)實、過程仿真、虛擬樣機、人工智能、面向Agent設計方法等多種技術和方法，建立了某型導彈分布式虛擬操作訓練系統(tǒng)。驗證了本文提出的分布式虛擬操作訓練系統(tǒng)結構、過程建模方法、多Agent設計方法以及聯(lián)邦成員仿真流程的