本书围绕
现代战术
通信系统仿真的
技术开发和应用,将仿真技术的运用与战术
通信系统的
设计和工程建设实践相结合,研究了国内外相关技术发展现状和技术动态,重点对分布式仿真技术、半实物仿真技术、仿真建模技术、仿真模型可信度
分析技术、仿真评估技术、仿真试验技术在战术通信系统中的应用进行了深入研究,并结合战术通信网络仿真系统建设的工程实践,给出了一个战术通信分布式半实物仿真系统具体实现和应用的典型范例,最后展望了战术通信系统仿真技术的发展和研究方向。
读者对象:不仅适合通信网络仿真的初学者学习和研究,也可作为军事通信网络系统工程建设人员的有益参考。
前 言
信息
通信技术的发展加快了战术通信系统的更新速度。随着地面、空中、太空各种通信装备的不断出现,战术通信系统的概念、范围、手段等发生了巨大的变化。由于战术通信系统日趋复杂、规模日趋庞大,使战术通信系统的研制变得越来越复杂。传统的经验、试验测试及
数学推导等方法难以满足需求,必须采用系统工程的方法。随着科学技术的飞速发展,建模与仿真技术已日渐发展成为独立于
理论研究、实验与试验研究的一种基本科学活动。建模与仿真技术以其灵活、可控、经济、快速高效等特点成为通信系统研制开发及系统
检验与评估的一种有效手段,成为开发研制大型军事通信系统和复杂武器装备的重要工具。
需求牵引、技术推动和经济支撑,使得仿真技术渗透于我军战术通信系统的规划、设计、研制、应用及训练等各个阶段。但是,无论从广度上还是深度上,我军战术通信仿真的研究与发达国家相比还有相当大的差距。从满足战术通信系统概念论证、战术技术指标确定、系统研制到部队使用全寿命周期需要的角度出发,建立先进、高效的大型战术通信仿真试验环境是十分必要的,也是非常具有挑战性的。
本书是作者在总结多年的军事通信系统科研建设和仿真开发工作经验与成果的
基础上,吸取国内外相关论著的精华编写而成。本书将飞速发展的战术通信系统与仿真技术相结合,立足于科技前沿,面向战术通信系统建设的军事需求,对战术通信仿真相关技术进行深入的研究和探讨,对战术通信仿真试验环境的建设和应用等实现技术和设计方法进行系统的剖析,力求深入浅出、易学易用,希望有助于广大读者的学习和工作。最后针对战术通信仿真给出了比较完整的设计实例,这些实例是我们科研工作的总结,通过这些实例,希望能够起到抛砖引玉的作用。
本书共分10章。第1章首先介绍战术通信系统概念、特点及其发展现状,然后对仿真技术及其发展状况做了简要的描述;并就战术通信仿真的军事需求和仿真技术在战术通信系统中的应用情况做了分析;最后对已有的信道仿真、网络仿真、系统仿真等各类仿真工具做了介绍和总结。第2章就国外(以美军为主)的先进大型军用仿真系统的组成结构、应用状况进行了分析,介绍了国外仿真技术的发展方向和建设方法。在第3~7章,主要就战术通信仿真中的主要关键技术和方法进行了深入的剖析,其中第3章对分布式半实物仿真的概念、体系架构和关键技术等进行了介绍;第4章针对战术通信系统的主要要素,描述了其仿真建模基本方法以及协议模型、节点模型的结构组成;第5章就战术通信系统可信性的基本问题、基本概念进行了描述,介绍了战术通信仿真可信性保证的工程实施方法,包括人员组织安排、执行过程、形成的工作文档等内容;第6章就战术通信系统中的效能评估体系架构进行了描述,并对如何进行指标选取、如何建立指标体系、如何构建评估模型等问题进行了介绍;第7章概括了一些当前常用的仿真试验设计一般方法,结合战术通信分布式半实物仿真的试验特点,论述了试验设计在战术通信仿真中的应用。第8章在前面几章介绍的仿真技术和方法的基础上,结合作者多年的工程实践经验,给出了一个战术通信仿真环境的构建实例,包括仿真试验环境的体系架构、结构组成、子系统的功能划分、仿真运行
流程等内容。第9章对战术通信仿真在系统全生命周期中的应用做了介绍,并就仿真如何应用于战术通信系统设计进行详细分析。最后在第10章中分析了战术通信仿真未来的发展方向。
本书是作者团队数十年研究工作的结晶,何明利、范喜全、谭齐、田永春、姜永广、韦涛、莫娴、张建军、王中武、吴茜、杨华、曾杰等参与了编著。何明利、范喜全负责全书的整体统筹,田永春和谭齐负责统稿校改,第1、10章由何明利、范喜全、姜永广、王中武等负责编写;第2章由何明利、曾杰、谭齐等负责编写;第3章由田永春、吴茜等负责编写;第4章由范喜全、田永春、谭齐、莫娴等负责编写;第5章由谭齐、莫娴、杨华负责编写;第6章由韦涛、谭齐等负责编写;第7章由谭齐、杨华、莫娴负责编写;第8、9章由范喜全、田永春、张建军、谭齐、韦涛等负责编写。李振邦研究员、曾浩洋研究员等阅读了本书并提出了宝贵的修改意见,赖增桂、阳洋参与了部分章节的校稿,这里一并向他们表示感谢。本书的撰写和出版得到北京特种车辆研究所的大力支持和帮助,特此致谢。
战术通信仿真所涉及的学科内容较多,是一个较新的研究领域,而且发展很快,加之我们的理论水平和研究深度的局限性,书中疏漏之处在所难免,欢迎读者批评指正,恳请读者对本书提出宝贵的意见和建议,以便以后不断改进。
第1章 绪论 1
1.1 战术通信系统 1
1.1.1 战术通信系统概念 1
1.1.2 战术通信系统特点 2
1.1.3 外军战术通信系统发展状况 4
1.2 仿真技术及发展 7
1.2.1 仿真技术发展概况 7
1.2.2 网络仿真技术发展 8
1.3 战术通信仿真 9
1.3.1 战术通信仿真需求 9
1.3.2 仿真技术在战术通信领域的应用现状 12
1.4 主要仿真工具介绍 13
1.4.1 信道仿真工具 13
1.4.2 网络仿真工具 17
1.4.3 系统仿真工具 20
第2章 国外战术通信仿真系统 23
2.1 概述 23
2.2 JCSS系统 24
2.2.1 JCSS系统概述 24
2.2.2 JCSS系统体系结构 24
2.2.3 JCSS模型结构与设计 28
2.2.4 JCSS信息交互流程 30
2.2.5 JCSS系统应用 31
2.3 JMASS系统 32
2.3.1 JMASS背景与发展 33
2.3.2 JMASS系统的设计目标 33
2.3.3 JMASS系统的主要特点 35
2.3.4 JMASS系统的组成 37
2.3.5 JMASS的体系结构和模型 37
2.3.6 JMASS通过HLA实现互操作 42
2.4 JWARS系统 43
2.4.1 JWARS系统概况 43
2.4.2 JWARS系统设计和构件 44
2.4.3 JWARS问题域 44
2.4.4 JWARS仿真域 46
2.4.5 JWARS平台域 47
2.5 STOW系统 47
2.5.1 STOW系统研制背景 47
2.5.2 STOW仿真系统构想与能力 48
2.5.3 STOW仿真系统演习和应用 51
2.6 发展趋势 52
第3章 分布式半实物仿真技术与方法 55
3.1 概述 55
3.1.1 半实物仿真技术 56
3.1.2 分布式仿真技术 57
3.2 分布式半实物仿真体系结构 61
3.2.1 体系结构 62
3.2.2 信息流程 64
3.2.3 典型配置方法 69
3.3 分布式半实物仿真的关键技术 70
3.3.1 包截获与包转换技术 70
3.3.2 隧道模拟技术 71
3.3.3 HLA接口设计 74
3.3.4 时间管理策略设计 78
第4章 战术通信仿真模型构建技术 82
4.1 仿真建模方法 82
4.1.1 建模基本途径 82
4.1.2 模型结构 86
4.1.3 模型关系 90
4.2 协议模型 92
4.2.1
物理信道模型 92
4.2.2 数据链路模型 101
4.2.3 网络交换模型 110
4.2.4 业务仿真建模 117
4.3 节点模型 121
4.3.1 模型结构 122
4.3.2 节点关系模型 126
4.4 模型应用 135
第5章 战术通信仿真可信性保证技术 138
5.1 基本概念 138
5.1.1 VV&A的概念 138
5.1.2 仿真逼真度 139
5.1.3 仿真可信度 139
5.2 基本原则 139
5.3 可信性保证技术和方法 141
5.3.1 校核与验证技术 141
5.3.2 仿真系统输出统计分析方法 143
5.3.3 可信度评估方法 148
5.4 战术通信仿真可信性保证的工程方法 154
5.4.1 人员组织安排 154
5.4.2 执行过程 155
5.4.3 形成文档 161
第6章 战术通信效能评估技术 168
6.1 基本概念 168
6.1.1 一般术语 168
6.1.2 系统效能 169
6.1.3 评估要素 170
6.2 评估指标体系 171
6.2.1 指标选取原则 171
6.2.2 指标选取方法 172
6.2.3 指标体系设计原则 172
6.2.4 评估指标体系建立 173
6.3 评估模型 178
6.3.1 指标处理 178
6.3.2 指标量化 180
6.3.3 评估算法 182
6.4 战术通信评估体系架构 185
第7章 战术通信仿真试验方法 187
7.1 基本概念 187
7.2 试验设计方法研究 190
7.3 战术通信仿真试验设计的特点 194
7.4 战术通信仿真试验设计方法的选择 195
7.5 战术通信仿真试验设计过程 196
7.6 战术通信仿真试验与评估联合设计 197
第8章 战术通信仿真环境构建实例 199
8.1 仿真实验环境设计 200
8.1.1 应用目标 200
8.1.2 系统体系结构 200
8.1.3 系统组成 202
8.1.4 工具选择与配置 204
8.2 战术通信分布式半实物仿真设计 206
8.2.1 系统的结构与组成 206
8.2.2 仿真想定与主控 209
8.2.3 网络仿真 217
8.2.4 仿真数据库 223
8.2.5 效能评估 228
8.2.6 半实物接口网关 231
8.3 网络仿真模型 245
8.3.1 建模内容 245
8.3.2 模型体系 246
8.3.3 模型的组织应用 247
8.3.4 模型设计 249
8.4 仿真环境运行与控制 272
8.4.1 仿真规划管理 272
8.4.2 仿真数据交互 272
8.4.3 仿真结果统计 273
8.4.4 仿真运行流程 275
第9章 战术通信仿真环境的应用 278
9.1 主要应用方向 278
9.1.1 开发、测量、压力测试 279
9.1.2 互操作测试 279
9.1.3 模型有效性测试 280
9.1.4 接入实物系统,支持系统联试 280
9.1.5 与网管结合 281
9.1.6 模拟训练系统开发与部队的演习 281
9.1.7 仿真技术开发 281
9.2 仿真在战术通信系统设计中的典型应用 282
9.2.1 基于仿真的网络设计应用 284
9.2.2 网络关键技术的仿真应用 284
9.2.3 网络性能指标的仿真验证应用 286
9.2.4 基于网络仿真的系统优化应用 286
第10章 战术通信仿真技术的发展与展望 288
参考文献 293