數(shù)字孿生驅(qū)動的戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境建模與仿真

目 錄
第1章 基本概念 001
1.1 建模與仿真 001
1.1.1 基本定義 001
1.1.2 仿真分類 003
1.1.3 技術(shù)體系 007
1.1.4 仿真過程 009
1.1.5 軍用仿真 011
1.2 戰(zhàn)場電磁環(huán)境相關(guān)概念 017
1.2.1 戰(zhàn)場環(huán)境 017
1.2.2 戰(zhàn)場電磁環(huán)境 021
1.2.3 戰(zhàn)場電磁環(huán)境構(gòu)設 024
1.3 裝備試驗 026
1.3.1 基本概念 026
1.3.2 極限邊界條件 033
1.3.3 性能試驗 034
1.3.4 作戰(zhàn)試驗 035
1.3.5 外軍裝備試驗 042
1.3.6 仿真與裝備試驗 045
1.3.7 靶場數(shù)字化 048
1.3.8 發(fā)展歷程與趨勢 050
1.4 數(shù)字孿生 055
1.4.1 基本內(nèi)涵 055
1.4.2 概念辨析 056
1.4.3 典型特征 059
1.4.4 技術(shù)需求 060
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第2章 數(shù)字孿生戰(zhàn)場 063
2.1 需求分析 063
2.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀 063
2.1.2 技術(shù)問題 065
2.1.3 應用需求 066
2.2 功能定位 068
2.2.1 主要功能 069
2.2.2 應用前景 070
2.2.3 應用目標 071
2.2.4 體系結(jié)構(gòu) 072
2.3 孿生驅(qū)動試驗 075
2.3.1 基本概念 075
2.3.2 主要內(nèi)容 076
2.3.3 基本原理 077
2.3.4 對比分析 078
2.3.5 方法分類 079
2.4 運行模式 080
2.4.1 云邊協(xié)同運行 080
2.4.2 虛實結(jié)合運行 083
2.4.3 一體化運行管控 086
2.5 公共基礎環(huán)境 090
2.5.1 環(huán)境構(gòu)設需求 090
2.5.2 大氣仿真服務 093
2.5.3 空間仿真服務 096
2.5.4 地形仿真服務 097
第3章 仿真系統(tǒng)設計 105
3.1 基本組成要素 105
3.1.1 戰(zhàn)場環(huán)境模型 105
3.1.2 測量模型 106
3.1.3 測量數(shù)據(jù) 106
3.1.4 仿真狀態(tài) 107
3.1.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移PDF 107
3.1.6 相似性PDF 107
3.2 信息交互描述 108
3.2.1 狀態(tài)信息 108
3.2.2 行為信息 108
3.2.3 控制信息 109
3.3 仿真系統(tǒng)描述 109
3.3.1 戰(zhàn)場環(huán)境模型集 110
3.3.2 真實戰(zhàn)場狀態(tài)參數(shù) 111
3.3.3 真實戰(zhàn)場控制參數(shù) 111
3.3.4 外部因素參數(shù) 111
3.3.5 輸入/輸出關(guān)系 112
3.4 軟件組成要素 112
3.4.1 組件化建模方法 113
3.4.2 傳感器接口組件 114
3.4.3 調(diào)度組件 115
3.4.4 仿真劇情管理組件 115
3.4.5 仿真運行組件 118
3.4.6 仿真分析組件 118
3.4.7 數(shù)據(jù)同化組件 119
3.4.8 行動管理組件 119
3.4.9 執(zhí)行器接口組件 120
3.5 仿真系統(tǒng)分類 120
3.5.1 分類方法 120
3.5.2 決策支持 122
3.5.3 預測分析 124
3.5.4 模型校正 125
3.5.5 異常檢測 128
3.5.6 狀態(tài)識別 128
3.6 動態(tài)觸發(fā)與初始化 130
3.6.1 動態(tài)觸發(fā) 130
3.6.2 動態(tài)初始化 133
第4章 射頻環(huán)境建模 136
4.1 分類與計算 137
4.1.1 射頻仿真分類 137
4.1.2 仿真計算方法 137
4.2 射頻信號建模 138
4.2.1 建模需求 138
4.2.2 模型結(jié)構(gòu) 138
4.3 目標截面積建模 143
4.4 信號傳播代理 144
4.4.1 功能需求 144
4.4.2 交互過程 145
4.4.3 模型實現(xiàn) 147
4.5 射頻效應建模 152
4.5.1 效應類型 152
4.5.2 建模方法 153
4.5.3 極化建模 156
4.5.4 大氣吸收損耗效應建模 158
4.5.5 大氣折射效應建模 161
4.5.6 雜波效應建模 163
4.5.7 多路徑與衍射效應建模 170
4.6 通用電子干擾模型 182
4.6.1 基本原理 183
4.6.2 模型組成 186
4.6.3 干擾模式 200
4.6.4 典型干擾手段建模 201
第5章 紅外環(huán)境建模 206
5.1 模型構(gòu)成 206
5.1.1 紅外探測器模型 207
5.1.2 發(fā)射器/反射器模型 208
5.1.3 光電/紅外環(huán)境模型 208
5.2 輻射源建模 209
5.2.1 可見光/相機成像 211
5.2.2 微光成像 212
5.3 多頻譜目標特性建模 214
5.3.1 幾何特性建模 215
5.3.2 溫度特性建模 215
5.3.3 反射特性建模 216
5.3.4 輻射特性建模 218
5.4 靶場背景環(huán)境建模 219
5.4.1 地面背景 219
5.4.2 天空背景 220
5.5 大氣輻射傳輸模型 222
5.5.1 大氣吸收 223
5.5.2 大氣散射 225
5.5.3 大氣湍流 226
5.5.4 計算流程 227
5.5.5 計算模型 229
5.6 場景合成 238
5.6.1 計算流程 238
5.6.2 基本原理 240
5.6.3 圖像合成 241
第6章 戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)同化 244
6.1 仿真的不確定性 244
6.1.1 不確定性的內(nèi)涵 244
6.1.2 不確定性的傳遞 245
6.1.3 不確定性的來源 246
6.2 數(shù)據(jù)同化概述 246
6.2.1 數(shù)據(jù)同化的定義 246
6.2.2 數(shù)據(jù)同化的用途 246
6.2.3 數(shù)據(jù)同化的目標 247
6.2.4 數(shù)據(jù)同化的意義 247
6.2.5 主要算法 247
6.3 隨機有限集 250
6.3.1 基本概念 250
6.3.2 概率假設密度 251
6.3.3 優(yōu)越性分析 251
6.4 基于隨機有限集的數(shù)據(jù)同化 254
6.4.1 基于RFS的測量模型 255
6.4.2 基于RFS的仿真模型 258
6.4.3 數(shù)據(jù)同化的基本原理 260
6.5 數(shù)據(jù)同化的數(shù)值計算 264
6.5.1 現(xiàn)有計算方法分析 264
6.5.2 基于高斯混合的計算方法 265
6.5.3 在線數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算方法 274
6.6 應用案例一：雷達模型在線校正 280
6.6.1 公式推導 281
6.6.2 PDF生成 283
6.6.3 實驗驗證 286
6.6.4 實驗結(jié)果 288
6.7 應用案例二：戰(zhàn)場地形在線學習 290
6.7.1 相關(guān)模型 290
6.7.2 學習算法 292
6.7.3 實驗驗證 295
第7章 仿真系統(tǒng)運行 298
7.1 仿真互操作 299
7.1.1 概念內(nèi)涵 299
7.1.2 形式化描述 302
7.1.3 實現(xiàn)途徑 306
7.2 仿真中間件 309
7.2.1 基本概念 309
7.2.2 分類方法 311
7.2.3 基本特征 312
7.2.4 接入方式 313
7.3 仿真標準 316
7.3.1 DIS 316
7.3.2 HLA 319
7.3.3 TENA 325
7.3.4 對比分析 336
7.4 通信基礎 339
7.4.1 通信需求 341
7.4.2 通信模式 342
7.4.3 分布式數(shù)據(jù)分發(fā)服務 344
7.4.4 通用黑板機制 353
7.4.5 其他通信機制 357
7.5 高效并行仿真 358
7.5.1 典型模式 359
7.5.2 基本原理 360
7.5.3 典型工具 363
7.5.4 核心算法 365
7.6 異構(gòu)集成網(wǎng)關(guān) 367
7.6.1 功能組成 368
7.6.2 設計開發(fā) 369
7.6.3 運行流程 371
7.6.4 實裝集成 372
7.7 時間管理 373
7.7.1 時間定義 373
7.7.2 應用需求 374
7.7.3 解決方案 374
7.7.4 內(nèi)同步 377
7.7.5 外同步 382
7.8 系統(tǒng)設計估算 389
7.8.1 估算情景一 389
7.8.2 估算情景二 392
7.8.3 估算情景三 395
7.8.4 網(wǎng)絡需求估算 397
7.8.5 硬件總體分析 399
7.8.6 估算的偏差分析 400
7.9 仿真系統(tǒng)QoS 401
7.9.1 QoS策略的確定方法 401
7.9.2 仿真系統(tǒng)QoS的原理 403
7.10 系統(tǒng)實現(xiàn) 408
7.10.1 不同網(wǎng)絡架構(gòu)的對比 409
7.10.2 戰(zhàn)場環(huán)境仿真系統(tǒng)架構(gòu) 409
7.10.3 系統(tǒng)組成 411
7.10.4 系統(tǒng)運行流程 411
參考文獻 413