大型復(fù)雜裝備虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)引入大型復(fù)雜裝備操作訓(xùn)練，設(shè)計(jì)了大型復(fù)雜裝備虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)，為大型復(fù)雜裝備操作訓(xùn)練提供了一種新的途徑和方法。 本文對(duì)大型復(fù)雜裝備虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程建模方法、面向Agent設(shè)計(jì)方法、聯(lián)邦仿真流程進(jìn)行了深入研究，提出了大型復(fù)雜裝備操作訓(xùn)練系統(tǒng)通用框架、基于OKDN（Operation Knowledge Description Net）過(guò)程建模方法、大型復(fù)雜裝備操作訓(xùn)練系統(tǒng)

2、的多Agent體系，結(jié)合視景仿真循環(huán)和HLA聯(lián)邦循環(huán)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的仿真流程。論文最后應(yīng)用上述技術(shù)完成了某型導(dǎo)彈分布式虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。 論文主要研究?jī)?nèi)容包括： 一、基于HLA的大型復(fù)雜裝備分布式操作訓(xùn)練系統(tǒng)通用框架研究。首先對(duì)虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)中的作業(yè)模型、過(guò)程模型以及它們之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，為虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)過(guò)程建模指明了思路。然后研究了單操作手虛擬操作訓(xùn)練的結(jié)構(gòu)，給出了系統(tǒng)構(gòu)成，并進(jìn)而研究了基于HLA大型復(fù)雜裝備

3、虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，給出了HLA聯(lián)邦與虛擬操作訓(xùn)練的通用映射關(guān)系。最后討論了虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)面向Agent的設(shè)計(jì)方法，劃分了具體的Agent。 二、虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)過(guò)程建模方法研究。首先分析了操作過(guò)程建模需求，然后研究了過(guò)程建模工具UML、PERT圖、Petri網(wǎng)和IDEF3等，提出了擴(kuò)展Petri網(wǎng)功能進(jìn)行操作訓(xùn)練過(guò)程建模的思路，并提出了一種用于操作訓(xùn)練過(guò)程建模的高級(jí)Petri網(wǎng)技術(shù)—操作知識(shí)描述Petri網(wǎng)（Operati

4、on Knowledge Description Nets，OKDN）。OKDN是在隨機(jī)賦時(shí)變遷Petri網(wǎng)（STPN）的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的，在定義中增加了固定時(shí)延量和隨機(jī)延時(shí)量，并對(duì)STPN中的變遷進(jìn)行重新定義，使其不僅方便描述操作過(guò)程性知識(shí)，而且能夠描述操作控制型知識(shí)。 三、虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)多Agent體系設(shè)計(jì)研究。分別研究了智能訓(xùn)練任務(wù)生成Agent（ITPA）、受訓(xùn)者智能評(píng)估Agent（ITEA）、智能虛擬人Agent（I

5、VMA）和智能過(guò)程控制Agent（IPCA）的設(shè)計(jì)方法。研究了使用決策表方法實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練目標(biāo)與訓(xùn)練任務(wù)的映射，設(shè)計(jì)了操作——響應(yīng)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(shí)現(xiàn)了虛擬人運(yùn)動(dòng)控制，并設(shè)計(jì)了一種受訓(xùn)者操作水平的智能評(píng)估算法。 四、虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)聯(lián)邦成員仿真流程設(shè)計(jì)研究。首先對(duì)智能聯(lián)邦成員間交互處理Agent（IIDFA）進(jìn)行了研究，將其劃分為聯(lián)邦對(duì)象模型設(shè)計(jì)和聯(lián)邦成員間交互模型設(shè)計(jì)兩部分，并分別提出了對(duì)象模型

6、和聯(lián)邦成員間交互模型的設(shè)計(jì)方法。然后在ITPA、ITEA、IVMA和IPCA設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合視景仿真循環(huán)和聯(lián)邦仿真循環(huán)的設(shè)計(jì)方法，提出了聯(lián)邦成員仿真流程。 五、設(shè)計(jì)了某型導(dǎo)彈基于HLA分布式虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)、過(guò)程仿真、虛擬樣機(jī)、人工智能、面向Agent設(shè)計(jì)方法等多種技術(shù)和方法，建立了某型導(dǎo)彈分布式虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)。驗(yàn)證了本文提出的分布式虛擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程建模方法、多Agent設(shè)計(jì)方法以及聯(lián)邦成員仿真流程的