仿真系統(tǒng)可信度評估方法研究.pdf

1、仿真技術(shù)作為認(rèn)識、改造客觀世界的一種重要手段，被廣泛應(yīng)用于航天、航空、航海、電力、通信等諸多領(lǐng)域。仿真系統(tǒng)是仿真技術(shù)應(yīng)用的體現(xiàn)形式，其可信度能否達(dá)到要求，直接關(guān)系到仿真系統(tǒng)應(yīng)用的成敗。因此，仿真系統(tǒng)可信度評估問題已成為系統(tǒng)仿真領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如今的仿真系統(tǒng)一般是由多個(gè)子系統(tǒng)及其分系統(tǒng)甚至子分系統(tǒng)等構(gòu)成的大型系統(tǒng)，其狀態(tài)變量與輸出變量眾多，變量關(guān)聯(lián)復(fù)雜，而且不同的仿真系統(tǒng)之間往往結(jié)構(gòu)不同、功能各異。在評估仿真系統(tǒng)的可信度時(shí)，究竟應(yīng)該從哪些

2、方面來考察仿真可信度，如何度量仿真系統(tǒng)在這些方面的表現(xiàn)，以及如何提高評估工作的自動化水平和效率等等，這些問題尚未得到很好的解決，嚴(yán)重制約著仿真應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。論文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于多屬性決策網(wǎng) MADN的仿真系統(tǒng) VV&A理論方法研究”的資助，對仿真系統(tǒng)可信度評估方法進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)研究了仿真可信度評估模型與評估方法。針對現(xiàn)有仿真可信度評估模型存在的語義不嚴(yán)謹(jǐn)、普適性不強(qiáng)、描述能力不足

3、等問題，構(gòu)建了一種形式化評估模型，闡述了其基本要素、要素間關(guān)系、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及參數(shù)圖。結(jié)合形式化評估模型，提出了一種新的仿真可信度評估方法。同時(shí)，探討了該方法在實(shí)際使用過程中所需的若干關(guān)鍵算法，由此引出后續(xù)章節(jié)的研究內(nèi)容。
　　(2)研究了仿真時(shí)序數(shù)據(jù)相似性度量方法，以解決仿真時(shí)序數(shù)據(jù)與參考時(shí)序數(shù)據(jù)的相似性度量問題。根據(jù)變量的測量尺度對單維時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類，分析了每類單維時(shí)序數(shù)據(jù)的相似性度量應(yīng)該具備的性質(zhì)，由此針對不同的需求構(gòu)造

4、了多種不同特性的仿真單維時(shí)序數(shù)據(jù)相似性度量。針對多維時(shí)序數(shù)據(jù)變量類型不同、關(guān)聯(lián)方式各異的情況，構(gòu)造了擴(kuò)展高斯核函數(shù)來處理不同變量之間的非線性關(guān)聯(lián)，再結(jié)合仿真單維時(shí)序數(shù)據(jù)相似性度量與核主元分析，提出了仿真多維時(shí)序數(shù)據(jù)相似性度量方法。
　　(3)研究了仿真可信度指標(biāo)綜合方法。在仿真可信度評估過程中，需要對反映仿真系統(tǒng)不同側(cè)面的可信度指標(biāo)進(jìn)行綜合，以獲得仿真系統(tǒng)的整體可信度。其間經(jīng)常遇到指標(biāo)權(quán)重信息不完全、指標(biāo)權(quán)重信息完全但不一致、指標(biāo)

5、之間不獨(dú)立等情況。針對上述三種情況，分別提出了相應(yīng)的指標(biāo)綜合方法，解決了專家權(quán)重分配、綜合判斷矩陣一致性分析、指標(biāo)間關(guān)系描述等難點(diǎn)。
　　(4)研究了仿真系統(tǒng)可信度缺陷環(huán)節(jié)分析方法，以準(zhǔn)確地找出制約仿真系統(tǒng)可信度的瓶頸，指導(dǎo)仿真系統(tǒng)的改進(jìn)工作。立足于仿真可信度的形式化評估模型及評估結(jié)果，結(jié)合 Sobol法與正交設(shè)計(jì)法，提出了一種仿真系統(tǒng)可信度缺陷環(huán)節(jié)分析方法。該方法依據(jù)由常規(guī)正交表改造而來的擴(kuò)展表安排試驗(yàn)方案，通過分析試驗(yàn)結(jié)果，判

6、定缺陷環(huán)節(jié)的缺陷等級，再利用 Sobol法計(jì)算出各個(gè)缺陷環(huán)節(jié)的耦合環(huán)節(jié)靈敏度。
　　(5)開發(fā)了仿真系統(tǒng)可信度評估輔助工具。仿真系統(tǒng)可信度評估是一項(xiàng)艱巨而繁瑣的系統(tǒng)工程，需要眾多領(lǐng)域?qū)＜业墓餐瑓⑴c，其間涉及到大量的仿真數(shù)據(jù)、參考數(shù)據(jù)、過程信息等。因此，結(jié)合論文的方法性研究成果，利用Microsoft Visual C++6.0與Matlab7.0，開發(fā)了仿真系統(tǒng)可信度評估輔助工具，共包含七個(gè)模塊：評估對象管理模塊、評估專家管理模塊