数字孪生驱动的战场复杂电磁环境建模与仿真

图书标准信息

• 作者 王鹏
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2023-02
• 版次 1
• ISBN 9787121447624
• 定价 168.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 428页
• 字数 466千字

【内容简介】

本书面向武器装备试验鉴定领域的建模与仿真应用需求，针对数字孪生技术在战场复杂电磁环境建模与仿真中的应用问题，构建了数字孪生驱动的战场复杂电磁环境建模与仿真的方法体系，包括数字孪生战场结构设计、仿真系统抽象描述、战场射频环境建模、战场红外环境建模、战场环境数据同化、数字孪生战场仿真运行方法等，详细讲解了如何设计数字孪生驱动的战场复杂电磁环境仿真模型,以及如何开发、运行数字孪生战场电磁环境仿真模型，每部分内容都给出了相关领域的应用案例。本书从建模与仿真的角度出发，研究了数字孪生技术的实现方法问题，可供作战仿真、模拟训练、装备试验鉴定等方面的专业技术人员学习参考，也可作为军事仿真高年级本科生和研究生“军事建模与仿真”相关课程的教学或参考用书。

【作者简介】

王鹏，毕业于国防科技大学，分别于2012年、2014年、2018年获得仿真工程专业学士、系统仿真专业硕士和博士学位，国防科技大学系统工程学院军事建模与仿真系副教授、青年学术骨干，兼任中国仿真学会专委会委员、中国自动化学会系统仿真专业委员会委员。主要从事装备试验、数字孪生、战场环境仿真等方面研究，2019年入选中国科协青年人才托举工程国家级人才计划。作为核心骨干成员，担任国家某科技协同创新重大示范工程主任设计师，先后参与科研项目十余项，并参与多个建模与仿真相关标准的制修订工作。近三年来以第一作者身份发表学术论文18篇，其中SCI论文4篇、EI论文7篇，获会议优秀论文奖3项。

【目录】

目  录

第1章  基本概念001

1.1  建模与仿真001

1.1.1  基本定义001

1.1.2  仿真分类003

1.1.3  技术体系007

1.1.4  仿真过程009

1.1.5  军用仿真011

1.2  战场电磁环境相关概念017

1.2.1  战场环境017

1.2.2  战场电磁环境021

1.2.3  战场电磁环境构设024

1.3  装备试验026

1.3.1  基本概念026

1.3.2  极限边界条件033

1.3.3  性能试验034

1.3.4  作战试验035

1.3.5  外军装备试验042

1.3.6  仿真与装备试验045

1.3.7  靶场数字化048

1.3.8  发展历程与趋势050

1.4  数字孪生055

1.4.1  基本内涵055

1.4.2  概念辨析056

1.4.3  典型特征059

1.4.4  技术需求060

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第2章  数字孪生战场063

2.1  需求分析063

2.1.1  发展现状063

2.1.2  技术问题065

2.1.3  应用需求066

2.2  功能定位068

2.2.1  主要功能069

2.2.2  应用前景070

2.2.3  应用目标071

2.2.4  体系结构072

2.3  孪生驱动试验075

2.3.1  基本概念075

2.3.2  主要内容076

2.3.3  基本原理077

2.3.4  对比分析078

2.3.5  方法分类079

2.4  运行模式080

2.4.1  云边协同运行080

2.4.2  虚实结合运行083

2.4.3  一体化运行管控086

2.5  公共基础环境090

2.5.1  环境构设需求090

2.5.2  大气仿真服务093

2.5.3  空间仿真服务096

2.5.4  地形仿真服务097

第3章  仿真系统设计105

3.1  基本组成要素105

3.1.1  战场环境模型105

3.1.2  测量模型106

3.1.3  测量数据106

3.1.4  仿真状态107

3.1.5  状态转移PDF107

3.1.6  相似性PDF107

3.2  信息交互描述108

3.2.1  状态信息108

3.2.2  行为信息108

3.2.3  控制信息109

3.3  仿真系统描述109

3.3.1  战场环境模型集110

3.3.2  真实战场状态参数111

3.3.3  真实战场控制参数111

3.3.4  外部因素参数111

3.3.5  输入/输出关系112

3.4  软件组成要素112

3.4.1  组件化建模方法113

3.4.2  传感器接口组件114

3.4.3  调度组件115

3.4.4  仿真剧情管理组件115

3.4.5  仿真运行组件118

3.4.6  仿真分析组件118

3.4.7  数据同化组件119

3.4.8  行动管理组件119

3.4.9  执行器接口组件120

3.5  仿真系统分类120

3.5.1  分类方法120

3.5.2  决策支持122

3.5.3  预测分析124

3.5.4  模型校正125

3.5.5  异常检测128

3.5.6  状态识别128

3.6  动态触发与初始化130

3.6.1  动态触发130

3.6.2  动态初始化133

第4章  射频环境建模136

4.1  分类与计算137

4.1.1  射频仿真分类137

4.1.2  仿真计算方法137

4.2  射频信号建模138

4.2.1  建模需求138

4.2.2  模型结构138

4.3  目标截面积建模143

4.4  信号传播代理144

4.4.1  功能需求144

4.4.2  交互过程145

4.4.3  模型实现147

4.5  射频效应建模152

4.5.1  效应类型152

4.5.2  建模方法153

4.5.3  极化建模156

4.5.4  大气吸收损耗效应建模158

4.5.5  大气折射效应建模161

4.5.6  杂波效应建模163

4.5.7  多路径与衍射效应建模170

4.6  通用电子干扰模型182

4.6.1  基本原理183

4.6.2  模型组成186

4.6.3  干扰模式200

4.6.4  典型干扰手段建模201

第5章  红外环境建模206

5.1  模型构成206

5.1.1  红外探测器模型207

5.1.2  发射器/反射器模型208

5.1.3  光电/红外环境模型208

5.2  辐射源建模209

5.2.1  可见光/相机成像211

5.2.2  微光成像212

5.3  多频谱目标特性建模214

5.3.1  几何特性建模215

5.3.2  温度特性建模215

5.3.3  反射特性建模216

5.3.4  辐射特性建模218

5.4  靶场背景环境建模219

5.4.1  地面背景219

5.4.2  天空背景220

5.5  大气辐射传输模型222

5.5.1  大气吸收223

5.5.2  大气散射225

5.5.3  大气湍流226

5.5.4  计算流程227

5.5.5  计算模型229

5.6  场景合成238

5.6.1  计算流程238

5.6.2  基本原理240

5.6.3  图像合成241

第6章  战场环境数据同化244

6.1  仿真的不确定性244

6.1.1  不确定性的内涵244

6.1.2  不确定性的传递245

6.1.3  不确定性的来源246

6.2  数据同化概述246

6.2.1  数据同化的定义246

6.2.2  数据同化的用途246

6.2.3  数据同化的目标247

6.2.4  数据同化的意义247

6.2.5  主要算法247

6.3  随机有限集250

6.3.1  基本概念250

6.3.2  概率假设密度251

6.3.3  优越性分析251

6.4  基于随机有限集的数据同化254

6.4.1  基于RFS的测量模型255

6.4.2  基于RFS的仿真模型258

6.4.3  数据同化的基本原理260

6.5  数据同化的数值计算264

6.5.1  现有计算方法分析264

6.5.2  基于高斯混合的计算方法265

6.5.3  在线数据驱动的计算方法274

6.6  应用案例一：雷达模型在线校正280

6.6.1  公式推导281

6.6.2  PDF生成283

6.6.3  实验验证286

6.6.4  实验结果288

6.7  应用案例二：战场地形在线学习290

6.7.1  相关模型290

6.7.2  学习算法292

6.7.3  实验验证295

第7章  仿真系统运行298

7.1  仿真互操作299

7.1.1  概念内涵299

7.1.2  形式化描述302

7.1.3  实现途径306

7.2  仿真中间件309

7.2.1  基本概念309

7.2.2  分类方法311

7.2.3  基本特征312

7.2.4  接入方式313

7.3  仿真标准316

7.3.1  DIS316

7.3.2  HLA319

7.3.3  TENA325

7.3.4  对比分析336

7.4  通信基础339

7.4.1  通信需求341

7.4.2  通信模式342

7.4.3  分布式数据分发服务344

7.4.4  通用黑板机制353

7.4.5  其他通信机制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  异构集成网关367

7.6.1  功能组成368

7.6.2  设计开发369

7.6.3  运行流程371

7.6.4  实装集成372

7.7  时间管理373

7.7.1  时间定义373

7.7.2  应用需求374

7.7.3  解决方案374

7.7.4  内同步377

7.7.5  外同步382

7.8  系统设计估算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  网络需求估算397

7.8.5  硬件总体分析399

7.8.6  估算的偏差分析400

7.9  仿真系统QoS401

7.9.1  QoS策略的确定方法401

7.9.2  仿真系统QoS的原理403

7.10  系统实现408

7.10.1  不同网络架构的对比409

7.10.2  战场环境仿真系统架构409

7.10.3  系统组成411

7.10.4  系统运行流程411

参考文献413